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PUISEUX +Astronome à l'Observatoire de Paris. + +[Illustration] + +PARIS, +GAUTHIER-VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE +DU BUREAU DES LONGITUDES, DE L'ÉCOLE POLYTECHNIQUE, +Quai des Grands-Augustins, 55. + +1908 + +Tous droits de traduction et de reproduction réservés. + + + + +LA TERRE +ET +LA LUNE + +FORME EXTÉRIEURE ET STRUCTURE INTERNE + + + +PREMIÈRE PARTIE. +LA TERRE. + + + + +CHAPITRE I. + +LA NOTION DE LA FIGURE DE LA TERRE, +DE THALÈS A NEWTON. + +La Physique céleste a pris naissance le jour où l'on a vu dans les +astres autre chose que des points lumineux offerts en spectacle à nos +regards, où ils sont apparus comme méritant une étude spéciale au point +de vue de leur structure et de leur histoire. Cette étude ne pouvait +être que rudimentaire et conjecturale avec les moyens d'observation dont +les anciens disposaient. Une exception est à faire cependant. On a vu +naître de bonne heure cette notion que la Terre est un astre, libre de +se mouvoir dans l'espace, comme la Lune et le Soleil, que ses dimensions +ne sont pas inaccessibles à toute mesure, qu'elles se réduiraient +peut-être à bien peu de chose si nous pouvions quitter cette surface où +nous sommes attachés et nous transporter à travers les espaces +stellaires. + +Une fois cette idée mise en avant, il est clair qu'un champ très vaste +est ouvert aux observateurs. C'est au moyen d'études de détail +accumulées, synthétisées, que nous pouvons acquérir sur le globe +terrestre des idées d'ensemble, nous représenter sa forme exacte, +formuler des données positives sur sa structure et son histoire. Toute +conclusion applicable à la Terre dans sa totalité constitue un progrès +pour l'Astronomie, car elle peut s'étendre dans une certaine mesure aux +corps célestes et devenir ainsi une source de vérifications et +d'expériences. Ainsi la Terre nous aide à comprendre le monde. +Réciproquement les astres peuvent nous aider et nous aident en effet à +mieux connaître la Terre, car ils nous offrent du premier coup ces +aperçus généraux et intuitifs que nous n'obtenons sur notre globe qu'au +prix d'un labeur prolongé. Il est clair que les apparences lointaines, +considérées seules, sont plus sujettes à l'illusion; c'est donc l'étude +de la Terre qui doit logiquement précéder. + +Il ne semble pas qu'elle ait été abordée dans un esprit vraiment +impartial et scientifique chez aucun des peuples de l'Orient. +L'observation du Ciel a eu des adeptes en Chine, dans l'Inde, en +Assyrie, en Égypte, à des époques très reculées. Dans tous ces pays, le +calendrier, la prédiction des éclipses, les horoscopes avaient une +destination utilitaire. + +C'est seulement chez les auteurs grecs que nous voyons les objets +célestes envisagés en eux-mêmes, et non plus seulement dans leurs +relations réelles ou supposées avec l'homme. + +Une remarque analogue, faite par Vivien de Saint-Martin au début de son +_Histoire de la Géographie_, l'amène à conclure à l'existence +d'aptitudes originelles propres à la race blanche. D'ailleurs ce que +nous savons de l'état social des peuples anciens montre que les cités +helléniques ont réalisé, pour la première fois peut-être, les conditions +favorables à la culture désintéressée des sciences. + +Les Grecs ont été un peuple navigateur. Ils ont de bonne heure colonisé +en Asie et en Sicile; ils ont senti l'utilité de demander des points de +repère au ciel pour s'orienter dans les traversées maritimes. + +La disparition progressive des montagnes lointaines, commençant par la +base, finissant par le sommet, ne leur a pas échappé. L'apparition de +nouvelles étoiles, corrélative d'un déplacement de quelques degrés vers +le Sud, a frappé leur attention. De plus la richesse acquise par le +commerce créait une classe d'hommes affranchis de la nécessité du labeur +quotidien, assurés du lendemain, libres de s'adonner aux études +abstraites. + +On s'explique ainsi qu'il se soit rencontré, 600 ans environ avant l'ère +chrétienne, un terrain propice à l'éclosion des idées de Thalès de +Milet. Les ouvrages de ce philosophe sont perdus et nous ne les +connaissons que par les extraits de Diogène de Laërce. Habitant l'Ionie, +il avait beaucoup voyagé; il était allé s'instruire auprès des prêtres +égyptiens, alors en grande réputation de savoir et contemplateurs +assidus des astres. Le premier, il paraît avoir enseigné avec succès +l'isolement et la sphéricité de la Terre. Il a reconnu la vraie cause +des éclipses dans l'interposition de la Lune entre la Terre et le Soleil +ou de la Terre entre le Soleil et la Lune. On nous dit même qu'il avait +déterminé la distance au pôle des principales étoiles de la Petite +Ourse, ce qui suppose la notion de l'axe du monde et la construction +d'un appareil propre à mesurer les angles. Le rapprochement de mesures +semblables, faites en des localités diverses, devait, un jour ou +l'autre, conduire à une valeur approchée des dimensions du globe +terrestre. + +Socrate, deux siècles après, jugeait encore l'entreprise bien +audacieuse: «Je suis convaincu, disait-il, que la Terre est immense et +que nous, qui habitons depuis le Phase jusqu'aux Colonnes d'Hercule, +nous n'en occupons qu'une très petite partie, comme les fourmis autour +d'un puits ou les grenouilles autour de la mer.» + +Les disciples de Socrate furent moins timides. Platon professa +expressément la doctrine des antipodes, dont Diogène de Laërce le +considère comme l'inventeur; c'est-à-dire qu'il admet que la Terre +possède une région diamétralement opposée à la nôtre, où la direction de +la verticale est renversée. + +Aristote est encore plus explicite. Il se range à l'opinion de Thalès, +qui regarde la Terre comme un globe immobile au centre du monde. Il +développe, en faveur de la sphéricité, l'argument de la silhouette +projetée sur le disque de la Lune pendant les éclipses. Il note +l'abaissement très sensible de l'étoile polaire sur l'horizon quand on +marche du Nord au Sud. Cela prouve non seulement que la Terre est ronde, +mais qu'elle n'est pas d'une grandeur démesurée. La surface terrestre +n'a pas, à proprement parler, de limites. Rien n'empêche que ce soit la +même mer qui baigne les Indes d'une part, les Colonnes d'Hercule de +l'autre. Notons au passage cette déclaration, qui a dû être l'origine +des audacieux projets de Colomb, et qui lui a permis, en tout cas, de +mettre son entreprise sous le patronage révéré du philosophe stagyrite. + +Des mathématiciens, auxquels Aristote fait allusion sans les nommer, +attribuent à la Terre 400000 stades de tour. C'est presque deux fois +trop s'il s'agit du stade olympique. Aristote paraît, au contraire, +trouver cette évaluation bien faible. A ce compte, fait-il observer, on +ne pourrait même pas dire que la Terre soit grande par rapport aux +astres. Mais Aristote n'admet pas que la Terre soit un astre. Il écarte +comme peu sérieuse l'opinion des pythagoriciens d'Italie, qui mettaient +la Terre au nombre des astres et la faisaient mouvoir autour de son +centre, de manière à produire l'alternance des jours et des nuits. + +Il n'y avait qu'une manière de trancher la question: c'était de procéder +à une mesure effective. Ce fut le principal titre de gloire +d'Ératosthène, astronome et chef d'école en grande réputation à +Alexandrie 200 ans avant notre ère. Il avait observé que, le jour du +solstice d'été, le Soleil arrive au zénith à Syène, dans la +Haute-Egypte, et que son image apparaît au fond d'un puits. Il mesure le +même jour la hauteur méridienne du Soleil à Alexandrie, qu'il considère +comme située sur le méridien de Syène. Le complément de cette hauteur +est la différence des latitudes. Connaissant la distance et admettant la +sphéricité de la Terre, il en déduit la circonférence du globe par une +simple proportion. + +Cette opération fut très admirée des anciens, au témoignage de Pline, et +le résultat était, en effet, satisfaisant pour l'époque. Le chiffre +donné, 250000 stades, aurait dû être remplacé par 246000 d'après +l'évaluation la plus probable du stade employé. Maintenant comment +Ératosthène savait-il qu'Alexandrie et Syène sont sur le même méridien? +Comment avait-il déterminé en stades la distance des deux stations? Il +est probable qu'il avait fait usage de plans cadastraux dressés depuis +longtemps pour les besoins de l'administration et de l'agriculture et +orientés par des observations gnomoniques. L'intérêt que les Égyptiens +attachaient à une orientation exacte est d'ailleurs attesté par la +construction des pyramides. + +La nécessité de combiner les observations de longitude avec les mesures +de latitude a été bien mise en lumière par Hipparque, le plus grand +astronome de l'antiquité, qui professait à Rhodes de 165 à 125 avant +notre ère. Il est l'auteur de la division du cercle en 360°, de la +définition des parallèles et des méridiens, d'un système de projection +plane encore employé. Le premier, il montra nettement qu'il faut +s'adresser au Ciel pour connaître la forme de la Terre. Il indique le +parti à tirer des éclipses pour la mesure des longitudes, et cette +méthode est demeurée, en effet, la seule capable de fournir des +résultats un peu exacts jusqu'à l'invention des lunettes. Il établit que +la valeur d'une carte est subordonnée à la détermination astronomique +des deux coordonnées (longitude et latitude) des principaux points. Et, +pour faciliter ces déterminations, il calcule des Tables d'éclipses et +de hauteurs du Soleil. + +Hipparque ne trouva malheureusement pas de successeurs capables de +réaliser le programme si judicieux qu'il avait tracé. Les conditions +d'exactitude d'une mesure astronomique furent complètement méconnues par +Posidonius, disciple d'Hipparque, qui entreprit de recommencer la +détermination d'Ératosthène. Les stations choisies furent Alexandrie et +Rhodes. La différence de latitude résultait de cette remarque que +l'étoile Canopus ne fait que paraître sur l'horizon de Rhodes, au lieu +qu'elle s'élève de 7°, 5 sur l'horizon d'Alexandrie. C'était un tort +déjà d'utiliser des observations faites à l'horizon plutôt qu'au zénith. +C'en était un autre de choisir deux stations séparées par la mer et dont +la distance linéaire ne pouvait être que grossièrement évaluée. Enfin +Rhodes est encore moins exactement que Syène sur le méridien +d'Alexandrie et l'on ne dit pas comment il a été tenu compte de la +différence de longitude. Malgré cela la détermination de Posidonius, +telle qu'elle nous est rapportée par Cléomède dans son _Abrégé de la +sphère_, donne encore un résultat meilleur que l'on n'aurait été fondé à +l'espérer: 240000 stades. + +Le géographe Strabon (20 ans après J.-C.) entreprit de corriger le +calcul de Cléomède en se fondant sur une autre évaluation, d'ailleurs +conjecturale, de la distance d'Alexandrie à Rhodes. Cette fois le +résultat fut beaucoup plus inexact, 180000 stades seulement. C'est un +exemple d'une de ces corrections malheureuses, dont l'histoire des +sciences offre plus d'un exemple. Mais il en est peu qui aient trouvé un +si long crédit. Bien des siècles devaient se passer avant qu'elle ne fût +rectifiée. Dès cette époque, du reste, bien avant les invasions des +barbares ou la révolution religieuse qui a transformé le vieux monde, il +est aisé de voir que la science grecque est en décadence. Les préjugés +vulgaires reprennent de l'empire, même sur les hommes instruits. +Posidonius trouve nécessaire de se transporter au bord de l'océan +Atlantique (qu'il appelle _mer extérieure_), pour s'assurer si l'on +n'entend pas le sifflement du Soleil plongeant dans la mer. Strabon +admet bien la sphéricité de la Terre, mais il croit que la zone torride +est inhabitable à cause de la chaleur excessive qui y règne. De l'autre +côté se trouve une autre zone habitée, mais toute communication avec ces +peuples lointains nous est interdite. Pline laisse voir une préférence +pour la doctrine des antipodes et l'isolement de la Terre, mais il est +préoccupé plus que de raison des objections populaires. Si la Terre est +isolée dans l'espace, se demande-t-il, pourquoi ne tombe-t-elle pas? +Sans doute parce qu'elle ne saurait pas où tomber, étant à elle-même son +propre centre. + +Ptolémée (140 ans après J.-C.) a passé longtemps, mais sans titre bien +établi, pour le représentant le plus distingué de l'Astronomie ancienne. +Son Ouvrage, publié à Alexandrie, porte le nom de _Construction ou +syntaxe mathématique_. Il est plus connu sous le nom d'_Almageste_, que +lui ont donné les traducteurs arabes. Nous signalerons seulement dans +son uvre ce qui a trait à la mesure de la Terre. Il se propose de +réaliser le plan de géographie mathématique ébauché par Hipparque, de +dresser la Carte du monde connu, en s'appuyant sur toutes les +déterminations de latitude et de longitude qu'il pourra rassembler, et +prenant pour méridien origine celui d'Alexandrie. L'intention est +louable, mais l'exécution très défectueuse. Ptolémée manque complètement +d'esprit critique dans le choix des matériaux nombreux qu'il rassemble +et commet de graves confusions dans les unités de mesure. + +Des siècles se passeront avant que l'oeuvre de Ptolémée soit reprise. +Les guerres civiles, les invasions, les bouleversements politiques +détournent de plus en plus les esprits de la culture paisible de la +Science. L'éloquence qui donne le pouvoir, le mysticisme qui console des +cruelles réalités de la vie font délaisser les recherches physiques. Il +est curieux de noter, à cet égard, le langage des écrivains appelés à +exercer par la suite le plus d'influence sur les esprits. Ainsi +Lactance, dans ses _Institutions divines_, considère la notion des +antipodes comme une mauvaise plaisanterie des savants, qui exercent +volontiers leur esprit sur des thèses invraisemblables. Saint Augustin, +dans la _Cité de Dieu_, ne rejette pas absolument la sphéricité de la +Terre, mais il ajoute: «Quant à ce qu'on dit qu'il y a des antipodes, +c'est-à-dire des hommes dont les pieds sont opposés aux nôtres, et qui +habitent cette partie de la Terre où le Soleil se lève quand il se +couche pour nous, il n'en faut rien croire; aussi n'avance-t-on cela sur +le rapport d'aucune histoire, mais sur des conjectures et des +raisonnements, parce que, la Terre étant suspendue en l'air et ronde, on +s'imagine que la partie qui est sous nos pieds n'est pas sans habitants. + +»Mais on ne considère pas que, lors même qu'on démontrerait que la Terre +est ronde, il ne s'ensuivrait pas que la partie qui nous est opposée +n'est pas couverte d'eau. Et d'ailleurs, quand elle ne le serait pas, +quelle nécessité y aurait-il qu'elle fût habitée? D'une part, l'Écriture +dit que tous les hommes viennent d'Adam et elle ne peut mentir; d'autre +part, il y a trop d'absurdité à dire que les hommes auraient traversé +une si vaste étendue de mer pour aller peupler cette autre partie du +monde.» + +Les scrupules de saint Augustin étaient, nous le savons, mal fondés; +mais cette tendance à subordonner les sciences de la nature à des +considérations morales, à opposer des textes révérés, mais mal compris, +aux résultats des recherches physiques, va dominer à peu près sans +conteste pendant le moyen âge tout entier. + +Il y eut cependant une renaissance appréciable des études astronomiques +chez les Arabes sous l'influence des auteurs grecs. Al-Mamoun, calife de +Bagdad, de 813 à 832, s'intéressait vivement aux choses du Ciel. On dit +que, vainqueur de l'empereur de Constantinople, il lui imposa, comme +condition de la paix, la remise d'un manuscrit de l'_Almageste_. Ce qui +est certain, c'est qu'il fit traduire Ptolémée et ordonna la mesure d'un +arc de méridien. Il y eut deux opérations distinctes quoique +simultanées, l'une dans la plaine de Sindjar en Mésopotamie, l'autre en +Syrie. Voici comment la première est rapportée par Aboulféda: «Les +envoyés se divisèrent en deux groupes; les uns s'avancèrent vers le Pôle +Nord, les autres vers le Sud, marchant dans la direction la plus droite +qu'il fût possible, jusqu'à ce que le Pôle Nord se fût élevé de 1° pour +ceux qui marchaient vers le Nord et abaissé de 1° pour ceux qui +s'avançaient vers le Sud. Alors ils revinrent au lieu d'où ils étaient +partis, et, quand on compara leurs observations, il se trouva que les +uns avaient avancé de 56 milles 1/3, les autres de 56 milles sans aucune +fraction. On s'accorda pour adopter la quantité la plus grande, celle de +56 milles 1/3.» + +D'après les conjectures les plus probables sur la valeur du mille +employé, ce résultat est plus loin de la vérité que celui d'Eratosthène. +Il ne semble pas qu'on se soit arrêté à la différence constatée, qui +aurait pu faire soupçonner que la Terre n'était pas exactement +sphérique. Les astronomes arabes n'ont pas persévéré dans la voie qui +s'offrait à eux. Ils se sont attachés à l'observation des éclipses, au +calcul des positions géographiques. Les catalogues d'Aboul Nasan (XIIIe +siècle), de Nasir-Ed-Dîn, d'Oulough-Beg, prince de Samarkand au XVe +siècle, marquent un progrès considérable sur les positions de Ptolémée. + +Ce mouvement ne fut suivi en Occident que d'assez loin, au fur et à +mesure de ce qu'exigeaient les progrès de la Navigation. Christophe +Colomb, persuadé de la rondeur de la Terre par ses voyages au long cours +et par la lecture des anciens, adoptait pour la circonférence terrestre +la fausse évaluation de Strabon, pour la différence de longitude entre +l'Europe et l'Inde une estimation plus fausse encore. Aussi prévoyait-il +que, pour rejoindre les Indes par l'Ouest, il aurait seulement 1100 +lieues de mer à franchir. Heureuse erreur, car, s'il eût mis en avant le +vrai chiffre, qui est de 3000 au moins, il n'eût trouvé personne pour +tenter l'aventure avec lui. On sait quelle peine Colomb eut à faire +accepter ses vues par une assemblée composée des hommes les plus +éclairés de l'Espagne. + +Quoi qu'il en soit, l'éclatant succès de Colomb, et bientôt après le +retour des compagnons de Magellan, mirent la rondeur de la Terre +au-dessus de toute discussion, et il ne se trouva plus personne pour +opposer à la réalité des antipodes l'autorité de Lactance ou de saint +Augustin. + +Mais le fait qu'une confusion avait pu se produire entre les Indes +orientales et les Indes occidentales, si éloignées en longitude, +montrait la nécessité de reprendre le calcul du rayon terrestre. Une +tentative intéressante fut faite dans ce sens, en 1528, par le médecin +Fernel. Il mesura la différence des hauteurs du pôle sur l'horizon de +Paris et sur l'horizon d'Amiens. Pour évaluer la distance, il avait +simplement fixé un compteur à une roue de sa voiture. Le résultat publié +par lui est assez exact, mais ce moyen grossier ne pouvait évidemment +inspirer beaucoup de confiance. + +Le Hollandais Snellius posa en 1615 le véritable principe des mesures +géodésiques et en fit l'application dans la plaine de Leyde. Il est +expliqué dans son Ouvrage: _De la grandeur de la Terre_, publié en 1617, +avec le sous-titre: «L'Eratosthène batave». Snellius est le premier qui +ait eu recours à la triangulation. Aux deux extrémités d'une base +soigneusement mesurée en terrain plat, il détermine les azimuts de deux +signaux bien visibles, reconnaissables à distance, et se prêtant l'un et +l'autre à l'installation d'un instrument propre à mesurer les angles. La +distance qui sépare ces deux signaux peut être calculée. On la prend +comme base d'un nouveau triangle, et ainsi de suite jusqu'à une station +finale dont la latitude est, comme celle du point de départ, déterminée +par les méthodes astronomiques. Dans un pays plat, tel que la Hollande, +il est possible de conserver aux triangles des dimensions modérées, de +façon qu'ils puissent être traités comme rectilignes. On garde aussi la +faculté d'orienter la chaîne des triangles sur le méridien, de façon +qu'un même astre passe simultanément au méridien des stations extrêmes. + +Il est facile aujourd'hui d'apercevoir des points faibles dans les +opérations de Snellius. La base effectivement mesurée est trop petite +(631 toises). Il y a des angles trop aigus dans les triangles et +peut-être, de l'aveu de l'auteur, des erreurs dans l'identification à +distance des points employés comme stations. La valeur annoncée pour le +degré de latitude (55100 toises) est notablement trop petite. Snellius +mourut sans avoir pu revoir ses calculs. Faits avec plus de soin, ils +auraient donné, d'après Muschenbroek, 57033 toises, chiffre assez +rapproché de la vérité. + +Une opération analogue, faite quelques années après par le P. Riccioli +en Italie, est, à tous les points de vue, défectueuse. La base mesurée +n'a que 1094 pas. Plusieurs angles sont fort aigus et sont conclus par +le calcul au lieu d'être observés. Aux résultats de la triangulation, +Riccioli propose à tort de substituer: soit la mesure de la dépression +de l'horizon en un lieu d'altitude connue, soit la mesure des hauteurs +apparentes mutuelles de deux points d'altitude connue. + +Ces deux méthodes sont sans valeur pratique à cause de la petitesse des +angles qui interviennent et de l'incertitude des réfractions terrestres. +Riccioli se flatte d'éliminer ces causes d'erreur en observant vers le +Midi, dans des lieux fort élevés, par des jours sereins. C'est une +dangereuse illusion. Le chiffre donné (62250 toises au degré) s'écarte +plus de la vérité, en sens contraire, que celui de Snellius. + +La première triangulation vraiment entourée de garanties est celle de +Picard en 1671. La base, mesurée près de Juvisy, avec des règles de bois +alignées au cordeau, a 5663 toises. L'arc total s'étend de Malvoisine, +au sud de Paris, à Sourdon, près d'Amiens. Les distances zénithales +méridiennes, mesurées avec un quadrant, sont différentielles, +c'est-à-dire indépendantes de l'erreur d'index, de la déclinaison de +l'étoile et, dans une grande mesure, de l'erreur d'excentricité. Le +parallélisme de la lunette au plan du limbe est soigneusement vérifié +par une méthode dont Picard est l'inventeur. La méridienne est tracée +par l'observation des hauteurs égales d'un même astre; elle est +contrôlée par des observations de digressions de la Polaire, d'éclipses +de satellites de Jupiter ou d'éclipses de Lune. Il y a, en somme, fort +peu à reprendre dans les observations de Picard, et les défauts qu'on y +relève ne lui sont guère imputables. La construction des instruments est +évidemment plus grossière que celle des théodolites modernes. Les +signaux naturels, arbres ou clochers, sont utilisés par économie. Il est +ordinairement impossible de placer l'instrument au point même que l'on a +visé. D'où la nécessité de réductions au centre, toujours pénibles et +incertaines. + +L'opération de Picard avait été entreprise sous les auspices de +l'Académie des Sciences récemment fondée. En même temps des missions +scientifiques étaient envoyées au Sénégal, à la Guyane, aux Antilles. +Dans les instructions remises aux observateurs, il leur était recommandé +de s'assurer si l'intensité de la pesanteur ne variait pas d'un lieu à +l'autre. Richer, qui observait à Cayenne, annonça en 1672 que le pendule +à secondes, emporté de Paris, devait être raccourci pour osciller dans +le même temps à Cayenne. En d'autres termes, l'intensité de la pesanteur +diminue quand on se rapproche de l'équateur. + +Personne assurément ne songe à placer Picard et Richer, observateurs +judicieux et exacts, sur le même rang que Newton. Il doit nous être +permis cependant de constater avec quelque fierté que les Communications +de nos compatriotes, faites en 1671 et 1672 à l'Académie des Sciences de +Paris, ont exercé une influence décisive sur l'éclosion des idées +contenues dans le livre immortel des _Principes de la Philosophie +naturelle_. + +[Illustration: Fig. 1. Pl. _XLIII._ Dispositions adoptées au XVIIIe +siècle pour la mesure des bases. D'après l'Ouvrage intitulé: _Voyage +historique dans l'Amérique méridionale_, par Don GEORGE JUAN et Don +ANTONIO DE ULLOA. Amsterdam, 1752.] + +[Illustration: Fig. 2. Pl. _XXXVIII._ Instrument employé au XVIIIe +siècle pour la mesure des hauteurs des astres.] + +Vers 1660, paraît-il, Newton avait conçu la pensée que la même force qui +dévie les projectiles de la ligne droite retient aussi la Lune dans son +orbite. Il avait tenté de faire une comparaison numérique en admettant +que cette force, dirigée vers le centre de la Terre, varie en raison +inverse du carré de la distance, mais il était parti d'une valeur très +inexacte du rayon terrestre. Les résultats étaient discordants. Newton +renonça à suivre les conséquences de cette idée. Il reprit son calcul +quand il connut le résultat de Picard: cette fois, la concordance était +parfaite. Newton en fut si ému qu'il ne put vérifier lui-même son +travail et dut recourir à l'obligeance d'un ami. + +De même, quand il connut le résultat de Richer, Newton fut amené à +penser, avant toute mesure, que la Terre ne devait pas être sphérique, +mais aplatie vers les pôles. S'il en est ainsi, les points de l'équateur +seront plus loin du centre, et par suite moins attirés que les pôles. + +Il est vrai que, même si l'on suppose la Terre sphérique, la pesanteur +doit subir une diminution appréciable à l'équateur du fait de la +rotation. Cette diminution, Newton est en mesure de l'évaluer par le +même raisonnement qui l'a conduit à la découverte de l'attraction +universelle. Il traite le mouvement diurne comme un mouvement absolu et +applique les principes de Galilée: indépendance de l'effet d'une force +par rapport au mouvement du point d'application, proportionnalité des +forces aux chemins parcourus dans un même temps. Soient R le rayon +équatorial, ω l'angle, en unité trigonométrique, dont tourne la Terre en +une seconde. Un corps qui demeure en repos relatif à l'équateur se +rapproche du centre à partir de la trajectoire rectiligne qui +résulterait de sa vitesse acquise. Cette déviation, en 1 seconde, a pour +valeur approchée Rω²/2. + +Le même corps, libre d'obéir à l'attraction terrestre, tomberait vers le +centre, en 1 seconde, d'une quantité que l'on représente par g/2, et que +fait connaître l'observation du pendule. La fraction de la pesanteur qui +s'emploie à maintenir le corps à la surface, sans le presser, est donc φ += Rω²/2: g/2 = Rω²/g. Les mesures de Picard et de Richer donnent pour la +valeur de ce rapport φ = 1/289. + +Cette diminution apparente de la pesanteur a son maximum à l'équateur et +s'évanouit progressivement quand on se rapproche du pôle. Mais, du +moment que la pesanteur apparente à la surface est variable, il n'y a +plus de probabilité pour que cette surface soit exactement sphérique, et +il faut qu'elle s'aplatisse pour satisfaire aux conditions d'équilibre +d'une masse fluide homogène. + +On peut tenter de vérifier la plus apparente au moins de ces conditions +en prenant comme figure extérieure un ellipsoïde de révolution. Soient +CA un rayon équatorial, CB le rayon polaire. Newton prend arbitrairement +CB/CA = 100/101. L'aplatissement ε est, par définition, 1/101. Le +rapport des attractions du corps entier sur les points A et B est +500/501. Deux canaux liquides rectilignes, dirigés suivant CA et CB, +exerceront sur le centre des pressions qui seront dans le rapport +101/100 x 500/501 = 505/501. Il est nécessaire pour l'équilibre que la +force centrifuge rétablisse l'égalité, en réduisant les attractions +exercées dans le plan de l'équateur dans la proportion de 4/505 ou +(4/5)ε. Réciproquement, on peut poser ε = (5/4)φ, et cette relation doit +subsister tant que l'aplatissement reste faible. Or, l'expérience a +donné φ = 1/289. On en déduit ε = 1/230. Cette méthode de calcul s'étend +aux autres planètes pourvu qu'on les suppose homogènes, qu'elles aient +des satellites et des diamètres apparents mesurables. + +Dans les deux premières éditions du Livre des _Principes_, Newton dit +que l'hypothèse d'une densité croissante vers le centre donnerait un +aplatissement plus fort. C'est une erreur corrigée dans la troisième +édition. + +Newton ne possède pas les formules d'attraction, aujourd'hui courantes, +des ellipsoïdes homogènes. Il y supplée par des tâtonnements et des +artifices géométriques. Il arrive ainsi à reconnaître que, de l'équateur +au pôle, l'accroissement de la pesanteur apparente est proportionnel au +carré du sinus de la latitude. Laplace dit que ce résultat est donné +sans démonstration. En réalité la preuve est ébauchée, et les +développements que Newton fonde sur cette loi montrent qu'il +l'envisageait autrement que comme une simple conjecture. + +On parvient ainsi à représenter assez bien les observations pendulaires +des savants français, faites à Paris, Gorée et Cayenne. Il semble +cependant que la décroissance de la pesanteur vers l'équateur soit plus +prononcée que la formule ne l'indique. Cet écart fait présumer ou une +densité croissante vers le centre, ou un aplatissement plus fort. Nous +savons aujourd'hui que c'est la première hypothèse qui est la vraie. +Notons encore au passage cette opinion hardie que l'aplatissement pourra +être mieux déterminé par les observations du pendule que par les mesures +d'arc de méridien. + +Pour apprécier le très haut mérite de l'oeuvre de Newton, il faut, par +un coup d'oeil jeté sur la littérature scientifique du temps, se rendre +compte combien le champ parcouru par lui était alors inexploré; combien +les idées qu'il a défendues ont eu de peine à s'imposer aux plus +distingués de ses contemporains, comme Huygens ou Bernoulli. Entre ces +fertiles et brillants esprits, Newton apparaît comme le moins asservi à +ses propres conceptions, comme le plus prompt à se soumettre à la +décision des faits. Il ne s'est pas perdu en doutes stériles sur la +réalité des forces, en discussions métaphysiques sur le caractère +relatif de tout mouvement observé. Il a été de l'avant sur des +hypothèses qu'il savait inexactes, mais qui renfermaient un appel +implicite à l'expérience. C'est en interrogeant la nature avec une +docilité constante que Newton a obtenu la plus riche moisson qu'il ait +jamais été donné à un homme de science de recueillir. + + + + +CHAPITRE II. + +L'APLATISSEMENT DU GLOBE. +ESSAIS DE THÉORIE MATHÉMATIQUE DE LA FIGURE DE LA TERRE. + + +Trois ans après l'apparition du Livre des _Principes_, Christian Huygens +publiait, à Leyde, son _Traité de la lumière, avec un discours sur la +cause de la pesanteur_. La première Partie de l'Ouvrage est mémorable +comme posant les bases de la théorie ondulatoire de la lumière. Les +idées de Huygens sur la cause de la pesanteur se rattachent à la théorie +des tourbillons de Descartes et offrent aujourd'hui pour nous moins +d'intérêt. Pour le savant hollandais, la gravité reste une puissance +occulte inhérente au centre du globe. Cela revient à supposer toute la +masse de la Terre réunie en un seul point. Même dans cette hypothèse +erronée, l'aplatissement apparaît comme une conséquence de la fluidité +primitive. Huygens formule ce principe fécond: «La surface des mers est, +en chacun de ses points, normale à la direction de la pesanteur», et il +en déduit pour l'aplatissement du globe le chiffre 1/578, pas même la +moitié de ce que Newton avait trouvé dans l'hypothèse d'un globe +homogène, soumis dans toutes ses parties à l'attraction universelle. + +La réalité de l'aplatissement était mise en doute aussi bien que sa +valeur. Thomas Burnet, théologien anglais, lui opposait des raisons qui +nous semblent aujourd'hui n'avoir rien de scientifique. Eisenschmidt, +mathématicien allemand, formulait une objection d'un caractère plus +grave. Réunissant les mesures connues du degré terrestre, il trouvait +que leur valeur linéaire va en croissant vers l'équateur, et il en +déduisait, correctement du reste, que la Terre est allongée vers les +pôles[1]. + +[Note 1: EISENSCHMIDT, _Dissertation de la figure de la Terre_. +Strasbourg, 1691.] + +Cassini, adoptant cette conclusion, entreprit de la vérifier. Il aurait +fallu, pour le faire d'une façon probante, mesurer deux arcs de méridien +séparés en latitude par un grand espace. On pensa qu'il suffirait de +relier par une chaîne de triangles Dunkerque à Perpignan, et que la +comparaison des degrés au nord et au sud de Paris trancherait la +question. Cette opération importante est décrite dans l'Ouvrage +intitulé: _De la grandeur et de la figure de la Terre_, Paris, 1720. Le +degré moyen fut trouvé égal à 56960 toises au Nord, à 57097 toises au +Sud, ce qui donne raison à Eisenschmidt contre Newton et indique un +allongement de 1/95. Mais il est reconnu aujourd'hui que de graves +erreurs s'étaient glissées dans la mesure de l'arc du Sud et que le +chiffre final repose sur une base des plus fragiles. + +Considérant ce résultat comme établi, Mairan entreprit de le justifier +théoriquement[2]. Il déploie beaucoup d'ingéniosité pour mettre en doute +la fluidité primitive de la Terre. Ne peut-elle pas, dit-il, avoir été +primitivement allongée? Alors la force centrifuge n'aurait fait que +diminuer l'allongement sans le détruire. Reste à concilier la forme +oblongue avec l'augmentation constatée de la pesanteur vers le pôle. +Mairan forge dans ce but une loi compliquée, faisant varier la pesanteur +en raison inverse du produit des rayons de courbure principaux en chaque +point de la surface. + +[Note 2: MAIRAN, _Recherches géométriques sur la diminution des degrés +en allant de l'équateur vers les pôles_. Paris, 1720.] + +Newton accordait, avec raison, peu de crédit aux chiffres de Cassini, +comme aux raisonnements de Mairan. Dans la troisième édition de son +Ouvrage, parue l'année qui précéda sa mort (1726), il maintient la +position qu'il avait prise concernant la figure de la Terre. Mais, sous +l'influence d'un amour-propre national mal placé, l'opinion publique en +France se prononçait fortement pour Cassini. Celui-ci, d'ailleurs, +annonçait de nouvelles vérifications. La mesure d'un arc de parallèle +par Brest, Paris et Strasbourg, exécutée en collaboration avec Maraldi, +de 1730 à 1734, lui semblait décisive. «Ces observations, disait le +commissaire de l'Académie, se sont trouvées si favorables au sphéroïde +allongé que M. Cassini a eu la modération de ne pas vouloir en tirer +tout l'avantage qu'il eût pu à la rigueur et de s'en retrancher une +partie.» En réalité, la démonstration est plus faible encore que celle +qui se fonde sur l'arc de méridien. + +[Illustration: Fig. 3. Pl. _XXXIX_ Instrument employé au XVIIIe siècle +pour la mesure des angles géodésiques.] + +Jean Bernoulli, qui s'était déjà trouvé en conflit avec Newton dans une +controverse célèbre, concourait en 1734 pour un prix de l'Académie des +Sciences de Paris. Pour cette double raison, il devait incliner vers +l'opinion qui dominait en France. Aussi le voyons-nous s'écrier pour +conclure: «Après cette heureuse conformité de notre théorie avec les +observations célestes, peut-on plus longtemps refuser à la Terre la +figure du sphéroïde oblong, fondée d'ailleurs sur la discussion des +degrés de la méridienne, entreprise et exécutée par le même M. Cassini +avec une exactitude inconcevable?»[3]. + +[Note 3: TODHUNTER, _A history of the mathematical theories of +attraction and the figure of the earth_, 1873.] + +A cela un disciple de Newton, Désaguliers, répondait qu'aucune loi +d'attraction, aucune distribution de densité à l'intérieur ne pouvait se +concilier avec l'ellipsoïde allongé. C'était aller trop loin. Clairaut +montra depuis qu'avec un noyau solide d'une forme convenable +l'ellipsoïde allongé pourrait être figure d'équilibre. D'autre part, +l'Anglais Childrey estimait que la Terre devait être allongée parce +qu'il tombe annuellement sur les pôles plus de neige que le Soleil n'en +peut fondre. C'était méconnaître l'influence de la marche des glaciers +et de la dérive des banquises. + +La thèse de Newton trouvait d'ailleurs des partisans distingués, même en +France. En 1720, un écrit anonyme parut sous le titre: _Examen +désintéressé des diverses opinions concernant la figure de la Terre_. +Sous couleur de rapporter impartialement les arguments pour et contre, +il faisait bonne justice des prétentions de Cassini à une exactitude +supérieure. L'auteur dissimulé de l'Ouvrage était Maupertuis, +académicien et homme du monde, bien reçu chez les grands et en rivalité +avec Cassini. En 1732, il publia, sous son nom cette fois, un _Discours +des différentes figures des astres_. Il y commente et justifie avec +intelligence les résultats de Newton. Il montre comment la mesure de +deux arcs de méridien éloignés est nécessaire pour déduire des valeurs +un peu sûres des demi-axes de l'ellipse. + +Sous l'impression produite par le Livre de Maupertuis, l'Académie des +Sciences résolut de procéder à une expérience décisive. Deux expéditions +furent organisées. L'une devait se rendre au Pérou, l'autre en Laponie. +En vue de la mesure des bases, on commanda au même artiste, Langlois, +deux règles de fer aussi égales que possible, connues depuis sous les +noms de _toise du Pérou et de toise du Nord_. + +[Illustration: Fig. 4 Cercle méridien portatif de Brünner employé pour +la mesure des latitudes dans le Service géographique de l'Armée +française.] + +Maupertuis, désigné comme chef de l'expédition de Laponie, se mit en +route en avril 1736. Il emmenait avec lui Clairaut, Camus, Lemonnier +fils, l'abbé Outhier; Celsius, professeur d'Astronomie à Upsal, se +joignit à eux. Deux relations nous sont parvenues, écrites, l'une par +Maupertuis, l'autre par l'abbé Outhier. Elles se complètent utilement +sur plus d'un point. Les triangulations et les visées astronomiques, +contrariées par les marécages, les moustiques, la brume autour des +sommets, la rigueur du climat, furent cependant menées à bien dans l'été +et l'automne de 1736. On mesura une base de 7406 toises sur la glace +d'un fleuve et l'on s'installa pour le reste de l'hiver dans le village +de Tornea, enseveli sous la neige. Les calculs, mis au net, donnaient 57 +422 toises au degré. La comparaison avec l'arc français portait +l'aplatissement à 1/178, chiffre supérieur à celui que Newton avait +prévu. En tout cas, aucun doute ne pouvait subsister sur sa réalité. «On +tint la chose secrète, dit Maupertuis, tant pour se donner le loisir de +la réflexion sur une chose peu attendue que pour avoir le plaisir d'en +apporter à Paris la première nouvelle.» + +[Illustration: Fig. 5. Cercle azimutal de Brünner, employé dans le +Service géographique de l'Armée française.] + +Le départ eut lieu en juin 1737. Au moment de l'embarquement, un +accident survint. Les instruments tombèrent à la mer et ne purent être +repêchés que déjà endommagés par la rouille. On doit reconnaître aussi +que toutes les vérifications désirables n'avaient pas été faites et leur +omission donna lieu, de la part des amis de Cassini, à quelques +critiques justifiées. + +La mission du Pérou comprenait Godin, Bouguer, La Condamine, plusieurs +auxiliaires. Elle s'adjoignit ultérieurement deux officiers espagnols, +George Juan et Antonio de Ulloa. Godin, le plus ancien académicien, +était le chef nominal. + +Le départ eut lieu à La Rochelle, le 16 mai 1735, près d'un an avant +celui des académiciens du Nord. Mais l'expédition devait durer bien +davantage et les résultats ne furent élucidés que longtemps après. On +n'avait pas encore mesuré un degré de latitude sur trois quand les +nouvelles d'Europe apprirent le retour et le succès des académiciens du +Nord, partis les derniers. + +Ce retard tenait à bien des causes et n'avait pas été sans quelque +profit pour la Science. On avait fait escale à la Martinique, à +Saint-Domingue; on avait entrepris des recherches sur la réfraction, sur +le pendule. C'est à Saint-Domingue que Bouguer imagina et fit réaliser +le pendule invariable. On arriva à Quito le 13 juin 1736; mais à partir +de ce moment des difficultés sans nombre surgirent, occasionnées par le +climat inconstant du pays, son caractère montueux, l'impossibilité +d'obtenir un concours efficace des autorités espagnoles et des indigènes +et aussi, on doit le dire, par le défaut d'entente des observateurs. +Chacun d'eux s'appliquait à garder le plus possible le secret de ses +chiffres et à dissimuler dans ses opérations ce qui pouvait donner prise +à la critique. Il fut fait, en réalité, deux triangulations distinctes +et trois relations furent publiées, dues respectivement à Bouguer, à La +Condamine et aux officiers espagnols. Nous devons à cette circonstance +de connaître divers détails qu'un rapport fait en commun eût laissés +dans l'ombre et qui sont utiles pour apprécier l'exactitude du résultat +final. Cette critique a été faite d'une manière pénétrante par Delambre +dans un travail demeuré longtemps inédit et que M. Bigourdan a eu le +mérite de mettre en lumière[4]. + +[Note 4: G. BIGOURDAN, _Sur diverses mesures d'arc de méridien, faites +dans la première moitié du XVIIIe siècle_ (_Bulletin astronomique_, t. +XVIII, p. 320).] + +Bouguer et La Condamine s'étaient promis de ne point faire connaître au +public les déterminations astronomiques exécutées en premier lieu, +reconnues plus tard défectueuses, et qu'il avait été nécessaire de +recommencer. Mais La Condamine, écrivain facile, causeur brillant et +intarissable, était l'homme du monde le moins propre à tenir strictement +un engagement de ce genre. Les trois académiciens, rentrés en France en +1744, 1745 et 1751, mirent le public au courant de leurs aventures et de +leurs travaux. Bouguer publia en 1752 une _Justification des Mémoires de +l'Académie_, pour se plaindre des indiscrétions de son collègue. Une +vive polémique s'ouvrit et ne se termina que par la mort d'un des +adversaires. + +[Illustration: Fig. 6. Signal de Saint-Antoine, pylône en briques, +construit pour le Service géographique de l'Armée.] + +Ces querelles personnelles ont perdu de leur intérêt aujourd'hui, et ne +doivent pas nous empêcher d'accorder, aux uns comme aux autres, le +tribut d'éloges qui leur est dû. Les missionnaires du Pérou, pas plus +que ceux de Laponie, n'ont dit le dernier mot sur la question ardue de +la forme de la Terre. Ils ont, au prix d'efforts et de travaux +méritoires, mis hors de doute la réalité de l'aplatissement. Pour la +valeur du degré de latitude à l'équateur, Bouguer donne 56 736 toises, +La Condamine 56 714 toises, les officiers espagnols trouvent 56 768 +toises. Adoptons le premier résultat, qui tient le milieu entre les deux +autres. Combiné avec le degré du Nord, il donne l'aplatissement 1/223, +plus fort que celui de Newton. La correction aurait dû, nous ne pouvons +en douter aujourd'hui, être faite en sens contraire. On arrive au +chiffre plus vraisemblable 1/324 si l'on substitue aux données de +Maupertuis celles d'une mission suédoise qui opéra sur le même terrain +de 1801 à 1803 sous la direction de Svanberg. L'arc du Pérou fait aussi +l'objet d'une revision qui s'exécute en ce moment par les soins du +gouvernement français. Tant que les résultats n'en seront pas publiés, +les travaux des académiciens du XVIIIe siècle resteront un élément +essentiel dans notre connaissance des dimensions du globe terrestre. Il +faut en dire autant d'un arc de méridien mesuré vers la même époque par +Lacaille dans le voisinage du cap de Bonne-Espérance, repris au siècle +suivant par Maclear et Airy, et que l'intervention du gouvernement +anglais promet d'étendre bientôt à travers l'Afrique australe tout +entière. + +[Illustration: Fig. 7. Mesure d'une base géodésique avec une règle +monométallique. La règle est installée sous un abri, que l'on enlève par +portions pour le reconstruire plus loin. Elle est enfermée dans une auge +qui assure l'uniformité de la température et visée à ses deux extrémités +à l'aide de microscopes.] + +D'importantes recherches théoriques s'accomplissaient, vers la même +époque, dans la voie ouverte par Newton. Mac Laurin, dans son _Traité +des fluxions_, publié en 1742, résolut le problème de l'attraction d'un +ellipsoïde homogène de révolution sur un point intérieur quelconque. Il +démontra que l'ellipsoïde aplati est une figure d'équilibre pour une +masse fluide homogène tournant autour du petit axe avec une vitesse +convenable. + +Les _Mathematical dissertations_ de Thomas Simpson, parues en 1743, +établissent l'existence d'une vitesse angulaire limite, au delà de +laquelle l'équilibre relatif est impossible. Elles montrent que deux +ellipsoïdes différents peuvent répondre à une même vitesse angulaire. + +Tant que les recherches mathématiques n'avaient pour objet que des corps +homogènes, on pouvait douter qu'elles fussent susceptibles d'une +application utile aux planètes. Clairaut fut le premier à s'engager avec +succès dans la voie difficile de l'attraction d'un ellipsoïde +hétérogène. Sa _Théorie de la figure de la Terre_ (1743), où se déploie +un talent analytique de premier ordre, demeure sur bien des points un +modèle qui n'a guère été dépassé. Clairaut suppose que les surfaces +d'égale densité sont, aussi bien que la surface extérieure, des +ellipsoïdes de révolution autour d'un même axe, mais il laisse +arbitraire la loi de variation de densité, aussi bien que la loi de +variation d'ellipticité d'une couche à l'autre. Il admet seulement (ce +qui est d'ailleurs fort vraisemblable) que, d'une couche à l'autre, la +densité augmente toujours quand on se rapproche du centre. + +Partant de ces hypothèses, Clairaut démontre tout une série de lois +remarquables. Appelons: + +a, b les demi-axes d'une couche quelconque, ρ la densité correspondante; + +e l'ellipticité b-a/a de cette même couche; + +e_1 l'ellipticité de la surface externe; + +φ le rapport de la force centrifuge à la pesanteur équatoriale sur la +surface externe; + +g_e la pesanteur à l'équateur; + +g la pesanteur à la latitude Ψ. On trouve alors: + +_Première loi._--Les ellipticités vont toujours en croissant de la +surface au centre. + +_Deuxième loi._--Le rapport e/a³ prend des valeurs croissantes de la +surface au centre. + +_Troisième loi._--Si l'on pose n = (5/2)φ - e_1, on peut écrire +approximativement + +g = g_e(1 + n sin² Ψ). + +_Quatrième loi._--L'ellipticité e_1 de la surface externe est toujours +comprise entre φ/2 et 5φ/4. + +_Cinquième loi._--Si l'on regarde _e_ et ρ comme des fonctions inconnues +de _a_, on peut écrire une équation différentielle qui relie ces deux +fonctions, et qui devient intégrable si l'on adopte pour ρ certaines +formes simples en fonction de _a_[5]. + +[Note 5: Nous renverrons, pour la démonstration de ces propriétés, au +_Traité de Mécanique céleste_ de Tisserand, t. II.] + +Les trois dernières lois sont précieuses en ce qu'elles ont lieu pour +toute distribution des matériaux à l'intérieur, sous la réserve que +cette distribution rentre dans les hypothèses, d'ailleurs passablement +larges et souples, de Clairaut. Il n'est pas toutefois démontré, ni même +probable que la constitution du globe terrestre s'y conforme +rigoureusement. Une infraction à ces lois, établie par l'expérience, ne +serait donc pas un paradoxe mathématique. + +Ces mêmes lois sont approximatives, et s'obtiennent en négligeant la +seconde puissance de l'ellipticité. On peut se permettre cette +simplification pour la Terre et pour la Lune. Il est plus difficile de +s'en contenter pour Jupiter ou Saturne. Dans un Mémoire inséré aux +_Annales de l'Observatoire de Paris_, t. XIX, Callandreau a montré +comment les énoncés des lois de Clairaut devraient être complétés pour +ces deux planètes. + +La troisième loi confirme et précise l'énoncé de Newton, concernant la +variation de la pesanteur à la surface. Elle montre comment la forme du +globe pourrait être connue exactement par les seules mesures du pendule, +s'il ne fallait pas compter avec les anomalies locales. + +La limite inférieure de l'ellipticité, donnée par la quatrième loi, +correspond à l'aplatissement de Huygens et à la concentration de toute +la masse en un seul point. La limite supérieure conduit à +l'aplatissement de Newton et à l'homogénéité de toute la masse. + +Cette quatrième loi se vérifie pour la Terre, Jupiter et Saturne, +c'est-à-dire pour les astres où la durée de rotation et l'ellipticité +sont l'une et l'autre mesurables. En ce qui concerne le Soleil, Mercure, +Vénus, la Lune et Mars, les deux limites de Clairaut font seulement +prévoir une ellipticité insensible, ce qui est encore conforme à +l'observation. Il n'y a pas là, évidemment, une démonstration précise, +mais une présomption sérieuse pour considérer la théorie de Clairaut +comme exacte dans ses grandes lignes. + +[Illustration: Fig. 8. Transport des abris pour la mesure d'une base. +(Expédition française dans la République de l'Équateur, sous la +direction du Colonel BOURGEOIS.)] + + + + +CHAPITRE III. + +RÉSULTATS GÉNÉRAUX DES MESURES GÉODÉSIQUES. +VARIATIONS OBSERVÉES DE LA PESANTEUR A LA SURFACE. + + +En décidant l'adoption d'une unité de longueur fondée sur les dimensions +du globe terrestre, la Convention nationale donna une impulsion +puissante et durable aux études géodésiques. De cette époque datent les +perfectionnements apportés par Gambey dans la division des cercles, par +Borda dans l'emploi du théodolite et la mesure des bases par les règles +bimétalliques. La méthode des moindres carrés, la théorie de la +compensation des mesures surabondantes allaient bientôt aussi entrer +dans la pratique à la suite des mémorables travaux de Gauss et de +Bessel. + +Des nécessités pratiques aisées à comprendre avaient fait reposer la +valeur du mètre sur les mesures de Delambre et de Méchain, mesures un +peu hâtives et n'embrassant pas encore toute l'étendue désirable en +latitude. Mais, quand l'exemple donné par la France eut été suivi dans +les pays étrangers avec un succès croissant, quand des chaînes de +triangles eurent été tracées à travers les vastes plaines de la Russie +et de l'Inde, il devint clair que la complexité du problème dépassait ce +que l'on avait d'abord présumé. + +Les méthodes de calcul fondées sur la comparaison de deux arcs seulement +supposent en effet: + +1º Que sur un même méridien l'arc d'un degré croît régulièrement de +l'équateur au pôle; + +2º Que sur deux méridiens différents les arcs d'un degré, pris à la même +latitude, ont même longueur; + +3º Que cette longueur est la même, à latitude égale, dans l'hémisphère +boréal et dans l'hémisphère austral. + +Or ces propriétés n'appartiennent qu'à une catégorie restreinte de +surfaces. Elles ne peuvent être réalisées exactement pour la figure +apparente de la Terre, hérissée d'inégalités et sujette à mille +changements avec le temps. Le point de départ de la géodésie consiste à +définir une surface idéale, assez simple pour se prêter au calcul, assez +voisine de la surface réelle pour que l'on puisse rapporter sans erreur +chaque point de la surface réelle à un point correspondant de la surface +idéale ou _surface géodésique_. + +[Illustration: Fig. 9. Abri de campagne pour le cercle méridien. +(Expédition française dans la République de l'Équateur.)] + +On pourrait être tenté d'adopter une sphère, à cause de la simplicité +qui en résulterait pour les calculs. Les raisonnements de Newton, +confirmés par les mesures d'arc des académiciens français, font prévoir +que la sphère choisie, quel qu'en soit le rayon, s'écartera trop de la +surface réelle, et que la correspondance point par point ne pourra être +établie avec certitude. + +On se rapprochera davantage de la surface réelle si l'on adopte comme +surface géodésique un ellipsoïde de révolution. On pourra prendre pour +valeurs des demi-axes soit celles que suggère la dynamique dans +l'hypothèse de l'homogénéité, soit celles qui mettent d'accord, dans la +théorie de Clairaut, deux mesures de la pesanteur faites à des latitudes +différentes, soit enfin celles qui mettent d'accord les valeurs +linéaires du degré mesurées sous deux latitudes différentes. + +Ce dernier choix, qui ne suppose rien sur la constitution intérieure, +sera sans doute jugé le plus rationnel. Mais du moment que l'on dispose +de plus de deux arcs de méridien ou de plus de deux mesures de +pesanteur, il faut s'attendre à ce que les observations soient +imparfaitement représentées, peut-être même à ce qu'on soit obligé de +leur imputer des erreurs inadmissibles. En prenant pour surface +géodésique un ellipsoïde à trois axes inégaux, on disposera de deux +paramètres de plus, mais cet expédient entraînera dans les calculs une +complication plus grande, et jusqu'à ce jour il n'a pas été trouvé +avantageux d'y recourir. + +La définition de la latitude, de la longitude, de l'altitude par rapport +à l'ellipsoïde de révolution ne comporte aucune difficulté. Mais ces +grandeurs ne sont pas directement mesurables: on peut au contraire +définir les coordonnées géographiques d'un point de la surface réelle de +telle manière qu'elles deviennent accessibles à l'observation. Ainsi +l'on appelle _latitude_ l'angle de la verticale avec l'équateur ou le +complément de l'angle de la verticale avec l'axe du monde. Pour +direction de l'axe du monde, on adopte le milieu des digressions d'une +circumpolaire en hauteur et en azimut. On a ainsi, très sensiblement, +l'axe instantané de rotation du globe terrestre. Cet axe n'est pas fixe +par rapport aux étoiles, puisqu'il éprouve les mouvements de précession +et de nutation. On ne peut affirmer qu'il soit fixe par rapport au globe +terrestre, mais son excursion totale ne dépasse pas quelques mètres. +Enfin la verticale elle-même peut changer de direction, dans une faible +mesure, sous l'influence des variations météorologiques, de la dérive +des glaces polaires, de la circulation du fluide interne. On ne peut +donc pas compter, d'une manière absolue, sur l'invariabilité des +latitudes géographiques. + +De même, le méridien en un point étant défini par la direction de la +verticale et par celle de l'axe instantané de rotation du globe +terrestre, on ne doit pas se flatter que les différences de longitude +soient invariables, ni que la variation de l'angle horaire d'une étoile +soit rigoureusement proportionnelle au temps. Mais des opérations +classiques et d'une exécution assez rapide permettront toujours +d'installer un instrument dans le méridien et de comparer la marche +d'une pendule à celle du Ciel. On s'est demandé s'il n'y aurait pas +avantage, pour la définition des coordonnées géographiques et de +l'heure, à remplacer l'axe instantané de rotation par l'axe principal +d'inertie, qui s'en écarte toujours très peu et qui a plus de chances de +demeurer fixe par rapport à des repères terrestres. Ce système, bien que +soutenu avec talent par Folie, ancien directeur de l'Observatoire +d'Uccle, n'a pas prévalu, et les astronomes sont demeurés fidèles aux +définitions anciennes. La réforme, en effet, pourrait ne pas atteindre +son but à cause des fluctuations de la verticale; et, ce qui est plus +grave, la latitude et la longitude cesseraient d'être des points +d'observation, toujours vérifiables et n'impliquant aucune hypothèse sur +la constitution du globe, pour devenir des résultats de calcul. Rien +n'indique, en effet, par rapport aux étoiles, la situation de l'axe +principal d'inertie. Il faut la déduire de la théorie du mouvement de la +Terre autour de son centre de gravité, théorie nécessairement +imparfaite, en raison de l'ignorance où nous sommes de la constitution +intérieure du globe et des changements qui peuvent s'y accomplir. + +[Illustration: Fig. 10. Montage d'un abri pour les observations +géodésiques. (Expédition française dans la République de l'Équateur.)] + +L'altitude est également susceptible de deux définitions différentes. On +serait tenté d'appeler ainsi la longueur interceptée sur la verticale, à +partir du lieu d'observation, par la surface géodésique, c'est-à-dire +par l'ellipsoïde de révolution qui satisfait le mieux à l'ensemble des +mesures d'arc. Malheureusement cet ellipsoïde est, lui aussi, un être +fictif, un résultat de calcul, et l'on n'aperçoit pas à première vue la +possibilité de s'y rattacher par des opérations physiques. + +[Illustration: Fig. 11. Établissement d'un signal pour les visées +géodésiques. (Expédition française dans la République de l'Équateur.)] + +Le point de départ naturel pour la mesure des hauteurs est la surface +moyenne des mers, obtenue en faisant abstraction des dénivellations +accidentelles ou périodiques produites par les vents et les marées. +Cette surface coïnciderait avec l'ellipsoïde de Newton si la Terre était +homogène, avec l'ellipsoïde de Clairaut si la constitution intérieure du +globe était régulière. Mais elle doit avant tout satisfaire à une +exigence qui exclut toute possibilité de définition analytique. Elle +doit être une surface de niveau pour l'ensemble des forces qui agissent +sur le globe terrestre, y compris la force centrifuge, l'attraction des +continents et des montagnes. Cette surface, appelée _géoïde_, peut être +prolongée à travers les terres en vertu de sa définition mécanique. Les +parties saillantes, surtout si elles sont formées de roches denses, +dévient le fil à plomb et provoquent un renflement du géoïde, en sorte +que celui-ci reproduit, dans une mesure atténuée, les inégalités de la +surface réelle. Quand on exécute des nivellements de proche en proche à +partir du rivage de la mer, c'est par rapport au géoïde que l'on +détermine les altitudes des stations successives. La pesanteur au niveau +de la mer étant variable, deux surfaces de niveau ne sont pas séparées +partout par une même distance sur la normale commune. Il serait donc +rationnel de prendre comme mesure de l'altitude finale non pas la somme +des échelons verticaux franchis dans les divers nivellements, mais la +somme des travaux négatifs accomplis par la pesanteur. A cette condition +seulement, tous les points d'une surface de niveau quelconque auront des +altitudes exprimées par le même chiffre. Mais, jusqu'à présent, cette +distinction ne présente guère qu'un intérêt théorique. + +[Illustration: Fig. 12. Mesure des bases à l'aide des fils de métal +invar de M. C.-E. Guillaume. Mise en place d'un repère mobile.] + +Quand on exécute une chaîne de triangles, on réduit les angles à +l'horizon et l'on ramène la valeur linéaire de la base au niveau de la +mer. Cela revient à reporter sur le géoïde les constructions faites, +avec la supposition tacite que la verticale de chaque station, prolongée +jusqu'au géoïde, le rencontrerait encore normalement. Sauf peut-être +l'arc du Pérou, aucune des triangulations exécutées jusqu'à ce jour ne +traverse un pays assez montueux ou assez élevé pour mettre cette +hypothèse en défaut. Tout cheminement exécuté avec le théodolite et le +niveau donne, le long d'une ligne déterminée, l'écart de la surface +réelle et du géoïde. Les observations astronomiques associées relient +aux directions fixes fournies par les étoiles les verticales des +diverses stations. Elles permettent, en conséquence, de construire une +section soit de la surface réelle, soit du géoïde. Avec une série de +sections parallèles, on peut établir un modèle en relief. Quand ce +travail aura été fait pour la plus grande partie du globe terrestre, on +pourra dire quelle est la surface géodésique, à définition simple, qu'il +convient d'adopter comme se rapprochant le plus du géoïde. + +Il s'en faut de beaucoup, à l'heure présente, que ce vaste programme +soit réalisé. En laissant de côté les irrégularités locales, on ne +trouve pas de difficulté insurmontable pour placer sur une même ellipse +les différents arcs de méridien mesurés. La concordance, toutefois, est +médiocre, et l'on ne doit pas espérer, dans la détermination de +l'aplatissement, une précision très élevée. Delambre et Méchain +l'évaluaient à 1/334 d'après l'ensemble des triangulations effectuées à +la fin du XVIIIe siècle. Bessel, en 1837, a proposé 1/299,5; Clarke, en +1880, 1/(293,5 ± 1,1). L'erreur probable indiquée est sans doute trop +faible, car deux seulement des arcs utilisés, de petite étendue, tombent +dans l'hémisphère austral, et la symétrie par rapport à l'équateur n'est +point démontrée ni même vraisemblable d'après la distribution des +continents. Les valeurs correspondantes du demi petit axe et du demi +grand axe sont respectivement, en kilomètres, 6356,607 et 6378,284. Le +moment approche, à ce qu'il semble, où la discussion de Clarke pourrait +être reprise avec avantage. Depuis, l'arc anglo-français a reçu une +extension considérable par la jonction de l'Algérie et de l'Espagne. +D'importantes triangulations ont été reprises ou inaugurées au +Spitzberg, au Canada, au Pérou, dans l'Afrique australe. Ces travaux, +dont une Association géodésique internationale encourage le +développement, doivent être considérés comme ayant pour but de faire +connaître les irrégularités du géoïde, plutôt qu'une valeur plus exacte +de l'aplatissement. Alors même que tous les arcs de méridien mesurés +seraient applicables sur une même ellipse, il resterait à démontrer que +toutes ces ellipses ont même centre, que les lieux des points d'égale +latitude sont plans et de courbure uniforme. Ce dernier point ne peut +être élucidé que par des mesures suffisamment nombreuses d'arcs de +parallèle, accompagnées de déterminations de longitudes très précises. + +Le doute à ce sujet est d'autant plus permis que l'aplatissement proposé +par Clarke, tenant le milieu entre les deux chiffres que suggèrent les +recherches de Mécanique céleste d'une part, les mesures de la pesanteur +de l'autre, ne concorde d'une manière vraiment satisfaisante ni avec +l'un ni avec l'autre. + +[Illustration: Fig. 13. Mesure des bases à l'aide des fils de métal +invar. Alignement des repères mobiles.] + +Les mesures de la pesanteur, fondées sur l'observation du pendule, +offrent sur les opérations géodésiques l'avantage de pouvoir s'exécuter +sur toute l'étendue des continents, dans les régions montagneuses les +plus âpres, et jusque dans les îles semées au milieu des mers. Elles se +prêtent donc à une répartition plus égale entre les deux hémisphères et +entre les diverses latitudes. La troisième loi de Clairaut permettrait, +à la rigueur, de déduire l'aplatissement superficiel de deux mesures de +pesanteur seulement, exécutées l'une près de l'équateur, l'autre dans +les régions polaires. Par la combinaison d'un plus grand nombre de +résultats, on atténuera l'effet des erreurs d'observation et des +anomalies locales. En suivant cette marche, de Freycinet a trouvé, pour +l'inverse de l'aplatissement, 286,2; Sabine, 284,4; Foster, 289,5; +Clarke, en 1880, 292,4. Tous ces aplatissements sont, on le voit, plus +forts que ceux qui résultent des triangulations. Dans ces dernières +années, on a trouvé le moyen d'effectuer des mesures suffisamment +précises, même en pleine mer. Sans doute l'observation du pendule +demeure impraticable à bord des navires, mais on y supplée par la +lecture simultanée du point thermométrique d'ébullition de l'eau et de +la colonne barométrique. La première lecture donne en effet, pour la +pression atmosphérique, une évaluation indépendante de l'intensité de la +pesanteur, au lieu que la seconde en est affectée d'une manière +sensible. + +[Illustration: Fig. 14. Mesure de l'intervalle de deux repères mobiles à +l'aide d'un fil de métal invar. Le fil, dont la portée est de 24m, est +tendu par deux poids de 10 kg. L'emploi de ces fils, comparé à celui des +règles métalliques, réduit le temps et la dépense exigés par la mesure +des bases dans la proportion de 10 à 1, sans nuire sensiblement à la +précision.] + +L'observation du pendule présente encore sur les mesures d'arc +l'avantage de se rapporter à une localité précise, et par suite se prête +mieux à l'étude des irrégularités locales. En pays de plaine, la +variation de la gravité avec la latitude suit assez bien les prévisions +de la théorie. Mais le voisinage de la mer ou des montagnes donne +ordinairement lieu à des surprises. Des hypothèses vraisemblables sur la +densité des masses montagneuses avaient fait penser aux géodésiens que +le niveau de la mer pourrait être relevé d'un millier de mètres, dans le +voisinage des côtes, par l'attraction des continents. Les travaux +récents de M. Helmert, fondés principalement sur l'observation du +pendule dans les Alpes, montrent que cette estimation est exagérée. +Entre le géoïde et l'ellipsoïde de révolution qui s'en rapproche le +plus, l'écart ne doit nulle part dépasser 200m. C'est peu en comparaison +des inégalités de la surface réelle, qui atteignent 9km de part et +d'autre du niveau des mers, et sont par suite du même ordre de grandeur +que la différence des rayons polaires et équatoriaux. Il y a donc une +influence cachée qui diminue l'attraction des parties saillantes et +augmente l'attraction des parties creuses. Cette remarque est +importante, comme nous le verrons dans un des Chapitres suivants, pour +l'étude de la structure interne. Mais, avant d'entrer dans ce sujet +difficile, il est à propos de jeter un coup d'oeil d'ensemble sur le +relief actuel et de résumer l'enseignement qu'il peut nous offrir. + + + + +CHAPITRE IV. + +LES GRANDS TRAITS DU RELIEF TERRESTRE +ET LE DESSIN GÉOGRAPHIQUE. + + +L'inspection d'un globe terrestre suggère de diviser la surface de notre +planète en deux parties: l'une recouverte d'eau et plus voisine du +centre que le géoïde ou surface moyenne des mers, l'autre émergée et +plus éloignée de ce même centre. + +Ces deux parties sont, à tous les points de vue, bien loin d'être +équivalentes. Non seulement les océans l'emportent par l'étendue, mais +leur profondeur moyenne, 4000m environ, surpasse de beaucoup l'altitude +moyenne des terres émergées, altitude qui ne dépasse pas 700m. Si le +niveau des océans s'abaissait de 2300m, on obtiendrait ce que les +géographes appellent la _surface d'équidéformation_; les nouvelles +lignes de rivage opéreraient une répartition plus juste; les terres +émergées formeraient alors la partie du globe que l'on doit considérer +comme saillante et les océans ne recouvriraient plus que la partie +déprimée, de même volume que la première (_Pl. I_). + +Il est digne d'attention que le dessin actuel des continents ne serait +pas, dans cette hypothèse, profondément transformé. On verrait l'Asie +s'agrandir par l'Est, en s'annexant les archipels des Kouriles, du +Japon, des Philippines, plus encore au Sud-Est, où elle engloberait les +îles de la Sonde et de l'Australie. L'Europe s'augmenterait au +Nord-Ouest d'une terre nouvelle qui fermerait l'Atlantique au Nord en +réunissant à la Grande-Bretagne l'Islande et le Groenland. On verrait +apparaître dans l'axe de l'Atlantique deux grandes îles longitudinales +jalonnées de foyers volcaniques. Ces changements exceptés, on peut dire +que les grandes masses continentales et les grandes dépressions +océaniques conserveraient à peu près leur importance et leur situation +relatives. + +Mais, pas plus dans l'état nouveau que dans l'état actuel, on ne verrait +apparaître l'égalité ou la symétrie entre les deux hémisphères. Il y a +deux fois plus de terres émergées au nord de l'équateur qu'au sud. Leur +importance va toujours croissant, dans l'hémisphère boréal, depuis +l'équateur jusqu'au cercle polaire. Dans l'hémisphère austral elle va en +diminuant de l'équateur jusque vers le cinquantième degré de latitude, +où la mer règne à peu près sans partage. Les terres se montrent de +nouveau dans les hautes latitudes antarctiques et forment une masse +continentale importante autour du pôle Sud, au lieu que le pôle Nord est +occupé par une mer profonde, comme l'a montré l'exploration de Nansen. + +Un même parallèle, en général, traverse aussi bien des bassins profonds +que des plateaux élevés. On ne peut donc pas considérer l'altitude comme +étant une fonction de la latitude; il n'y a point accumulation spéciale +des terres vers les pôles ni vers l'équateur et la croûte solide +participe, tout aussi bien que la mer, à l'aplatissement géodésique. On +ne peut pas non plus rattacher simplement l'altitude à la longitude, en +regardant la surface comme formée de fuseaux alternativement soulevés et +déprimés. Toutefois cette représentation serait déjà plus près de la +réalité. Les masses continentales, et plus encore les presqu'îles, ont +tendance à se développer dans le sens Nord-Sud plutôt que dans le sens +Est-Ouest. + +Le contraste noté tout à l'heure entre les calottes polaires rentre dans +une loi plus générale. Le relief ne manifeste pas une distribution +symétrique autour d'un centre, mais au contraire une opposition +diamétrale des dépressions aux saillies et _vice versa_. Ainsi le centre +du continent asiatique a pour antipode le centre de l'océan Pacifique. +Que l'on décrive sur un globe terrestre un grand cercle ayant son pôle +dans l'Europe occidentale, on limitera un hémisphère où il y aura +presque égalité entre la terre et la mer, pendant que, pour l'hémisphère +opposé, le rapport correspondant sera seulement 1/8,3. Si l'on considère +les surfaces continentales du premier hémisphère, on trouve que le +vingtième seulement de leur surface a pour antipodes des terres +émergées. + +Cette circonstance témoigne, tout aussi bien que l'aplatissement, en +faveur de la fluidité primitive de la Terre. Elle montre que, au moins à +une certaine époque, les pressions ont pu se répartir et se transmettre +à travers toute la masse du Globe avec une certaine liberté. On pourrait +être tenté de voir dans le même fait une infraction au principe posé par +Newton, concernant l'égalité des pressions exercées au centre par +diverses colonnes liquides. Il semble, en effet, que la pesanteur doit +reprendre la même valeur en des points symétriques par rapport au +centre, en sorte que l'équivalence des pressions exige l'égalité des +altitudes. Mais cette conséquence n'est forcée que si l'on suppose la +Terre homogène, et l'inégale densité des matériaux du globe terrestre +peut aisément compenser une différence de longueur, d'ailleurs +relativement faible. + +Après l'abaissement fictif que nous avons fait subir au niveau des mers +pour obtenir la surface d'équidéformation, le groupement des terres +émergées rentre plus exactement dans une formule simple. On peut dire +qu'elles se rattachent à trois masses principales, situées dans +l'hémisphère Nord, qui prennent leur plus grande extension vers le 60e +degré de latitude nord, vont en s'amincissant vers le Sud, +disparaissent, et se retrouvent soudées ensemble vers le pôle austral. +Ces trois masses continentales ont respectivement leurs centres dans la +Scandinavie, la Sibérie orientale, la région du lac des Esclaves, +c'est-à-dire qu'elles sont espacées de 120° en longitude. La séparation +admise ici entre l'Europe et la Sibérie orientale semblera peut-être +quelque peu fictive. Elle se justifie par l'existence d'une dépression +qui, tout en n'étant pas occupée par la mer, n'en est pas moins très +marquée et très étendue. D'ailleurs ces trois régions constituent des +plateaux archéens, émergés de longue date et qui ont joui à travers les +périodes géologiques d'une stabilité presque complète. + +Les extensions données à l'Europe au Nord-Ouest, à l'Asie au Sud-Est se +justifient non seulement par le relevé des profondeurs marines, mais par +la Géologie historique. La répartition des espèces végétales et animales +dans les îles, la nature des dépôts ramenés par les sondages, montrent +que ces portions de mer peu profondes, rattachées aux continents +actuels, ont été effectivement émergées à une époque où la vie était +déjà répandue à la surface de la Terre. + +Il est à remarquer que l'Australie, considérée comme prolongement +péninsulaire de l'Asie, l'Afrique considérée comme annexe du plateau +Scandinave, n'admettent point le même méridien central que la masse +continentale dont on fait dépendre chacune d'elles. L'une et l'autre +sont déviées fortement du côté de l'Est: une différence de même sens et +non moins marquée existe, en longitude, entre l'Amérique du Nord et +l'Amérique du Sud. + +La liaison des péninsules australes aux continents est imparfaite et le +rétrécissement des terres émergées, quand on marche du Nord au Sud, ne +se fait pas d'une manière continue. Il existe en effet une zone +transversale de rupture à peu près parallèle à l'équateur et située à +quelque distance au nord de celui-ci. + +Le long de cette zone on voit s'enchaîner des bassins approximativement +circulaires, bordés de hautes montagnes ou de cassures récentes. Ce sont +des régions instables, sujettes aux éruptions ou aux tremblements de +terre. On les nomme les _fosses méditerranéennes_, parce que le fossé +qui sépare l'Europe de l'Afrique en fournit les exemples les mieux +caractérisés et les mieux connus. Il faut y joindre les chotts +Sahariens, la Mer Noire, la Mer Morte, la dépression Arabo-Caspienne, +celle du Turkestan chinois, les mers du Mexique et des Antilles. + +On doit à Lowthian Green d'avoir donné un énoncé géométrique embrassant +ces divers faits. Il suffit de considérer les centres des trois masses +continentales de l'hémisphère Nord comme les sommets d'un tétraèdre +régulier inscrit dans la sphère, et dont le quatrième sommet tomberait +au pôle antarctique. Les arêtes et notamment les parties voisines des +sommets, correspondront alors à des régions saillantes, les centres des +faces aux points de plus grande dépression. On peut aussi déplacer les +sommets du tétraèdre de quantités égales sur des droites partant du +centre, de manière à faire grandir le solide en le laissant semblable à +lui-même. Quand son volume sera devenu équivalent à celui de la sphère, +les pointements qui apparaîtront en dehors de la sphère représenteront +approximativement les continents. On reconnaît sans peine qu'ils seront +élargis au Nord, allongés en pointe vers le Sud, que leur développement +sera maximum vers le 60e degré de latitude Nord, pendant que les mers +auront leur plus grande extension d'une part au pôle Nord, de l'autre +vers le 55e degré de latitude australe (_Pl. II_). + +L'accord avec les faits est assez remarquable pour engager à la +recherche d'une explication physique. La Terre, dans son ensemble, +montrerait une tendance à se déformer, à partir d'un ellipsoïde de +révolution, pour se rapprocher de l'aspect extérieur d'un tétraèdre +régulier. Or on peut citer des expériences où cette déformation +s'accomplit, pour ainsi dire, spontanément. Un tube cylindrique de +caoutchouc, quand la pression du milieu ambiant augmente, prend une +section triangulaire: un ballon de verre où l'on a fait le vide et que +l'on échauffe à la température de ramollissement du verre se déprime en +quatre points situés à 120 degrés les uns des autres. L'expérience +réussit encore avec un ballon sphérique de caoutchouc que l'on dégonfle +progressivement. Dans ces divers cas la déformation est imposée parce +que le volume de l'enceinte diminue proportionnellement plus vite que la +superficie de l'enveloppe. Il y a lieu de penser que le même conflit +doit se produire dans le refroidissement d'une planète primitivement +fluide et qui s'enveloppe d'une croûte, suivant la conception de +Descartes. La surface de cette enveloppe peu conductrice arrive assez +vite à la température d'équilibre qu'elle doit prendre sous l'influence +des rayons solaires. A partir de ce moment toute la déperdition de +chaleur se fait aux dépens de la masse interne, qui se contracte par +suite plus que l'écorce, et, comme celle-ci n'est pas assez tenace pour +se soutenir sans appui, la conservation de la forme sphérique est +impossible. + +Maintenant la déformation a-t-elle comme terme nécessaire un tétraèdre? +On a invoqué, pour le démontrer, soit le principe de la moindre action, +soit le principe de la conservation de l'énergie. On fait valoir que, la +sphère ayant la propriété d'enfermer le plus grand volume possible sous +une surface donnée, le tétraèdre est, parmi les polyèdres réguliers +convexes, celui qui enferme sous une surface donnée le plus petit +volume. Le tétraèdre serait par suite, entre les figures dérivées de la +sphère, celle qui réalise au prix du plus petit changement de surface +une diminution de volume imposée. Mais cette conséquence ne serait +rigoureuse que si le champ des déformations était limité aux figures +convexes, et ni la théorie, ni l'observation ne donnent lieu de croire +qu'il en soit ainsi. Malgré cette incontestable lacune mathématique, le +système de Green est digne d'une grande attention à cause du nombre des +faits qu'il se montre capable de comprendre et d'assimiler. Il la mérite +d'autant mieux que l'auteur a réussi à faire rentrer dans sa théorie les +deux anomalies les plus apparentes que présente, à première vue, le +dessin géographique. + +Il y a lieu de se demander, en effet, pourquoi les trois masses +continentales allongées suivant un méridien présentent une solution de +continuité, une cassure orientée parallèlement à l'équateur et d'où +vient que, dans chacune de ces arêtes, la partie australe est déviée +vers l'Est par rapport à la moitié Nord. + +L'explication, analogue à celle des vents alizés, fait intervenir la +rotation du globe et la force centrifuge. Lorsque les sommets du +tétraèdre situés dans l'hémisphère Nord accusent leur saillie, ils +effectuent autour d'eux une sorte d'aspiration et empruntent des +matériaux au Nord comme au Sud. Mais c'est dans le premier cas que le +changement de vitesse résultant de la variation de latitude est le plus +sensible. Les masses venues du Nord et s'éloignant de l'axe ont une +vitesse acquise trop faible et demeurent en retard sur la rotation de la +Terre. + +Inversement, les matériaux appelés de l'équateur vers la protubérance +Sud possèdent à la suite de ce déplacement un excès de vitesse et +prennent l'avance sur la rotation du Globe. Il se produit ainsi sur +chaque arête méridienne du tétraèdre une sorte de torsion, capable de +déterminer la rupture et d'entraîner vers l'Est la partie australe. La +ligne de discontinuité, marquée par le chapelet des fosses +méditerranéennes, est une nouvelle aire de dépression, ajoutée à celle +que constituent déjà les centres des faces du tétraèdre. Si l'on néglige +cet effet de torsion, le diamètre issu de chaque sommet va passer au +centre de la face opposée. La correspondance diamétrale des dépressions +et des saillies, indiquée par l'observation, est aussi une conséquence +de la définition géométrique du polyèdre. + +C'est surtout cette concordance qui assure à l'hypothèse tétraédrique +une grande supériorité sur la théorie proposée antérieurement par Élie +de Beaumont pour coordonner géométriquement les principaux traits du +relief terrestre. Cette théorie, après avoir passé par une période de +brillante faveur, n'a plus de partisans aujourd'hui. Nous en dirons +cependant quelques mots, parce qu'elle a son point de départ dans +l'observation de faits bien avérés et qui ne doivent pas être perdus de +vue. + +L'idée qu'une loi précise commande la distribution des parties +saillantes et déprimées n'est pas invraisemblable _a priori_. Il n'y a +pas de chaîne de montagnes où l'on ne reconnaisse avec facilité la +répétition fréquente d'un petit nombre d'alignements. Cette circonstance +ne peut être mise en doute, bien qu'elle soit un peu exagérée dans +certaines cartes topographiques, en raison de la propension qu'on +éprouve, dans la description d'un objet compliqué, à simplifier et à +répéter des traits déjà connus. Ce parallélisme est un vestige des +puissants efforts latéraux qui ont suivi la consolidation de l'écorce et +en ont altéré le niveau. La direction dominante d'une chaîne résume +l'effort principal, poussée ou traction, qui lui a donné naissance. +Entre cet effort primitif et les mouvements ultérieurs qui sont venus +superposer leurs effets aux siens, entre les efforts simultanés qui ont +agi dans diverses régions de la Terre, y a-t-il indépendance ou +coordination géométrique? La seconde opinion est plus probable dans +l'hypothèse de la fluidité primitive et d'une écorce relativement mince +et certaines analogies font prévoir que les lignes de moindre +résistance, où se produiront les plissements, fractures ou déchirures, +dessineront les arêtes d'un polyèdre régulier inscrit. C'est ainsi que +des formes polygonales d'une régularité remarquable apparaissent dans la +solidification d'une croûte qui se fendille par retrait. L'expérience en +est souvent faite dans les creusets des métallurgistes. Les colonnades +basaltiques, dont les affleurements dessinent parfois des pavages +hexagonaux presque parfaits, ont pris naissance de cette manière dans le +refroidissement des coulées de lave. + +Maintenant quel polyèdre régulier convient-il d'associer à la sphère +pour expliquer les principaux traits du relief terrestre? Élie de +Beaumont a donné la préférence au dodécaèdre, dont les faces sont des +pentagones. Le motif de ce choix est la faculté que l'on possède, en +prolongeant par des grands cercles les arêtes ou les diagonales des +faces, de constituer à la surface de la sphère un réseau très riche, +doué de propriétés géométriques nombreuses. Mais cette richesse même, en +rendant trop facile l'établissement de coïncidences approchées avec les +chaînes de montagnes terrestres, enlève à ces coïncidences beaucoup de +leur prix. Il est rationnel évidemment d'attacher une importance +particulière soit aux arêtes mêmes du dodécaèdre, soit aux lignes qui en +dérivent le plus directement. Élie de Beaumont met à part quinze grands +cercles, qu'il appelle _cercles primitifs_, et qui peuvent être associés +trois à trois, de manière à former des triangles trirectangles, +admettant chacun comme pôle un sommet du dodécaèdre. Le mode +d'orientation adopté par lui consiste à faire tomber l'intersection de +deux cercles primitifs rectangulaires sur le mont Etna, et à faire +pivoter le système jusqu'à ce qu'un autre cercle primitif vienne +s'aligner sur la Cordillère des Andes. Mais les coïncidences obtenues de +cette manière ne sont pas assez précises pour entraîner la conviction et +les chaînes de montagnes ainsi rattachées à des lignes homologues n'ont, +d'après l'histoire géologique, aucun titre à être considérées comme +contemporaines. Enfin, objection plus grave, le dodécaèdre pentagonal +est une figure centrée. A chaque sommet correspond comme antipode un +autre sommet, au centre de chaque face le centre d'une autre face. Si +donc le Globe terrestre était construit sur ce plan, il devrait arriver +qu'à une partie saillante correspondrait une autre partie en relief +diamétralement opposée. C'est le contraire qu'on observe dans presque +tous les cas. Il faut donc plutôt chercher la formule de coordination du +côté des solides réguliers qui, comme le tétraèdre, réalisent +l'association inverse. Pour ces diverses raisons on a cessé d'attribuer +au dodécaèdre pentagonal aucune signification concrète, et la discussion +est circonscrite entre les partisans du tétraèdre de Green et ceux qui +refusent de voir dans l'ensemble du relief terrestre aucune +manifestation de symétrie. + +On ne peut nier cependant que les crêtes des montagnes, les lignes de +rivage formées par voie de cassure, les axes des fosses océaniques +allongées, ne manifestent une préférence pour certaines orientations. +Élie de Beaumont, en dressant la liste des angles de position par +rapport au méridien pour les chaînes de montagnes les mieux étudiées, +trouvait des chiffres groupés en très grand nombre autour de certaines +valeurs particulières. Plus tard, J. Dana a établi par de nombreux +exemples la prédominance de deux alignements: l'un du Sud-Ouest au +Nord-Est, l'autre du Nord-Ouest au Sud-Est. Au premier se rattachent la +côte asiatique orientale, l'axe de la Nouvelle-Zélande, la chaîne des +Alleghanys, l'axe de l'Atlantique Nord, l'axe de l'Atlantique Sud, les +monts Scandinaves. On peut faire rentrer dans le second le grand axe du +Pacifique, les montagnes Rocheuses, la côte du Pérou, le chenal de +l'Atlantique moyen, divers groupes d'îles du Pacifique. Si ces +alignements étaient visibles dans toutes les parties du Globe, sa +surface pourrait être assimilée à un échiquier de cases rhomboïdales +obliques sur le méridien et séparées par des lignes de relief ou de +rupture. Mais il faut se rappeler que beaucoup de chaînes montagneuses, +dont l'existence passée est attestée par la discordance ou le plissement +des couches, ont actuellement disparu, ensevelies par la mer ou nivelées +par l'érosion. Ces causes de ruine ont été relativement peu actives sur +notre satellite, et il en résulte que la disposition en échiquier est +plus aisément reconnaissable sur le globe lunaire que sur le nôtre. + +Au lieu d'étudier la disposition en plan des lignes de relief, on peut +se demander si quelque loi générale ne se dégage pas de l'examen des +coupes verticales. + +On est généralement porté à regarder les continents comme des +intumescences convexes, les mers comme des cuvettes concaves. L'ensemble +des nivellements et des sondages modernes montre que cette manière de +voir est fort éloignée de la vérité. Le fond des bassins océaniques est +habituellement convexe. Non seulement il participe à la courbure +générale du Globe, mais il a sa courbure propre, qui est, au moins dans +un sens, encore plus marquée. De la sorte, les parties les plus creuses, +appelées _fosses océaniques_, sont rejetées près des bords et forment +des vallées allongées parallèles aux lignes de rivage. + +Les continents offrent exactement la disposition inverse, ou du moins +ils l'ont présentée au moment où ils ont émergé, avant que l'érosion +n'ait eu le temps de modifier leur structure. Leur partie centrale est +une cuvette ou un assemblage de cuvettes, et les chaînes de montagnes +suivent les côtes. Les fleuves nés dans l'intérieur sont obligés, pour +rejoindre la mer, de faire brèche à travers une barrière plus ou moins +élevée. Les coupes de l'Afrique australe, de l'Amérique boréale suivant +des parallèles ressemblent à celles d'une assiette renversée suivant un +diamètre. Si l'on veut définir la montagne comme étant le squelette du +continent, on doit considérer ce squelette comme extérieur, à la façon +de la coquille d'un crustacé. + +Cette structure a été plus ou moins, à l'origine, celle de tous les +continents. Depuis, elle est devenue moins nette dans beaucoup de cas, +l'érosion ayant affaibli ou rasé la ceinture de montagnes et accru par +sédimentation le domaine de la frange ou bordure externe. Des +communications de plus en plus larges se sont établies entre les bassins +intérieurs et les mers voisines. Il reste cependant en Asie, en Afrique, +dans l'Amérique du Nord, des régions étendues sans écoulement aucun vers +l'Océan. + +Partout les points de grande altitude sont plus voisins de la mer que du +centre du continent, et tendent à s'aligner, comme les fosses +sous-marines, parallèlement au rivage. L'ensemble de ces faits se résume +dans une loi que M. de Lapparent énonce ainsi: «Au moment où une grande +ligne de relief se constitue sur le Globe, elle forme le rivage d'une +dépression océanique ou lacustre sous laquelle elle s'enfonce par son +versant le plus incliné et, en général, l'importance de la chaîne à +laquelle elle donne naissance est en rapport avec celle de la dépression +qu'elle côtoie.» + +La dissymétrie des versants est une loi générale. Le versant le plus +rapide, faisant face à la plus grande dépression, est en moyenne deux +fois plus incliné que l'autre. On arrive au fond des fosses océaniques +par une pente rapide quand on vient de la terre, par une pente douce +quand on vient du large. Dans les contrées couvertes de plissements en +échelons, l'altitude va croissant d'une ride à l'autre du côté où elles +présentent toutes l'inclinaison la plus forte. Mais cette structure est +sujette à être modifiée par l'érosion. La dernière ride, la plus haute +et la plus exposée aux vents humides, est vouée à une ruine plus +prompte. Les cours d'eau y font brèche en reculant leurs sources, et la +ligne de partage des eaux se trouve fréquemment reportée en arrière des +sommets les plus élevés. + +La manière dont la glace et les eaux pluviales interviennent pour +transformer le relief terrestre nous est connue par l'observation +quotidienne. Elle fait l'objet de Chapitres importants dans les Traités +de Géologie et de Géographie physique. Nous ne ferons qu'effleurer cette +question, malgré l'intérêt toujours actuel qu'elle présente, parce +qu'elle nous écarterait de notre objet principal, qui est d'éclairer par +l'étude de la Terre celle des autres corps célestes. + + + + +CHAPITRE V. + +L'HISTOIRE DU RELIEF TERRESTRE. +LES PRINCIPALES THÉORIES OROGÉNIQUES. + + +En cherchant à définir les grands traits du relief terrestre, nous avons +reconnu que ces traits, à première vue irréguliers et capricieux, +deviennent mieux intelligibles quand on se place au point de vue +historique. Ils tendent à se rapprocher d'une formule simple et presque +mathématique si on les considère comme les restes d'une structure +primitive que des causes toujours en action tendent à effacer. + +Ces causes, dont l'étude forme l'objet principal de la Géographie +physique, dérivent toutes plus ou moins directement de la radiation +solaire. L'atmosphère, l'eau, la glace modifient le relief du Globe avec +lenteur dans les régions arides, avec une promptitude relative dans les +contrées où les précipitations sont abondantes. La substance des +montagnes, entraînée peu à peu, vient s'étaler sur les plaines ou se +déposer près des rivages. Les profondeurs mêmes de l'Océan reçoivent un +continuel dépôt de débris organiques. Mais leur comblement ne s'opère +qu'avec une lenteur extrême, et c'est là, mieux que sur les terres +émergées, que l'on peut trouver les caractères encore reconnaissables de +la structure initiale. + +A ce sujet, une remarque importante doit être faite: l'ensemble des +causes actuelles, de celles dont nous pouvons mesurer les effets dans la +période historique, concourt d'une manière évidente au nivellement +général de la surface. L'érosion détruit les montagnes, les sédiments +comblent les mers. Parfois, il est vrai, l'érosion, en déchaussant des +massifs de roches dures, fait apparaître des formes plus abruptes, mais +elle n'accroît jamais l'altitude des cimes. Les cônes soulevés ou +construits par des éruptions volcaniques, les redressements locaux qui +peuvent résulter des tremblements de terre n'ont qu'un volume +insignifiant en comparaison des chaînes de montagnes, plus insignifiant +encore auprès des fosses océaniques. Ce ne sont donc pas les causes +actuelles, celles qui accumulent sous nos yeux les terrains stratifiés, +qui ont pu créer le relief terrestre, établir des écarts de 9km à 10km +dans le sens vertical entre la surface réelle et le géoïde. L'érosion ne +rend pas compte de la figure actuelle des montagnes, moins encore de +l'existence des fosses océaniques. + +[Illustration: Fig. 15. Exemple de formes superficielles en rapport avec +la structure interne. (Cluse du Jura bernois.) DE LAPPARENT, _Abrégé de +Géologie_, _fig._ 25, p. 105.] + +On a le droit, assurément, en Géologie, de limiter le champ de ses +recherches. C'est ainsi qu'une école nombreuse, longtemps prépondérante +en Angleterre sous l'influence de Lyell, ne voulait reconnaître que +l'action des causes actuelles, reléguant tout le reste dans un passé +lointain et inaccessible. L'Astronomie nous fait une obligation de nous +placer au point de vue inverse: la formation des terrains stratifiés, +l'action de l'air et de l'eau sur la surface deviennent dans l'évolution +d'un corps céleste des épisodes presque négligeables. Certaines planètes +ont déjà traversé cette phase de leur histoire; d'autres ne l'ont pas +encore atteinte et, sur la Terre elle-même, l'action habituellement +cachée et assoupie des forces internes se révèle comme prépondérante par +la grandeur de ses effets. Leur rôle du reste n'est pas terminé; il est +fort possible qu'elles interviennent encore de nos jours, concurremment +avec les agents atmosphériques, ou qu'elles provoquent dans l'avenir de +nouveaux cataclysmes, après un repos qui aurait embrassé la période +historique tout entière. + +Tant que les sondages océaniques sont demeurés rares et clairsemés, les +chaînes de montagnes sont apparues comme les accidents les plus +importants du relief terrestre. On a dû reconnaître que leur formation +était étroitement mêlée à l'histoire du Globe, même depuis l'apparition +de la vie à sa surface. En effet, les couches évidemment constituées par +des dépôts lentement accomplis dans une nappe liquide, couches +primitivement horizontales, présentent des redressements, des plis, des +dislocations qui accusent l'intervention de forces extrêmement +puissantes. D'autre part, une chaîne de montagnes est nécessairement +plus ancienne que les dépôts horizontaux qui sont venus s'appuyer sur +ses flancs. L'époque de la formation de ces dépôts, comme celle de la +formation des couches plissées, est caractérisée par les débris +organiques qui s'y trouvent. Un examen attentif permet donc d'établir un +ordre chronologique entre les chaînes de montagnes et l'on peut espérer +de reconstituer les états successifs du relief terrestre. Cette branche +d'études (_Géodynamique interne ou Orogénie_) a fait dans ces derniers +temps de très grands progrès, et la connaissance de ses principaux +résultats est utile pour aborder l'examen des planètes autres que la +Terre. + +[Illustration: Fig. 16. Exemple de plis couchés amincis, étirés et +partiellement enlevés par ablation superficielle. DE LAPPARENT, _Abrégé +de Géologie_, _fig._ 158, p. 400.] + +Les pays de montagnes offrent des coupes naturelles où la série des +couches apparaît à première vue, où les terrains de même nature et de +même âge se retrouvent de part et d'autre d'un accident de terrain qui +les interrompt. Les parties externes du massif présentent de nombreux +plis, parfois régulièrement ondulés, mais le plus souvent redressés, +renversés, couchés, charriés par de puissants efforts latéraux. +L'épaisseur d'une même couche est loin d'être uniforme dans toute son +étendue. Il n'est pas rare de voir une série de plis comprimée en forme +de coin ou dilatée en éventail. Il arrive même que la continuité d'une +même couche est interrompue par une _faille_ ou dénivellation brusque. +En pareil cas le compartiment resté au niveau le plus élevé chevauche +fréquemment sur l'autre, et l'ordre de superposition primitif se trouve +renversé. La production de failles successives et de charriages +consécutifs aboutit à la structure _imbriquée_ ou _en écailles_, souvent +observée dans les Alpes françaises. + +[Illustration: Fig. 17. Exemple d'une structure montagneuse +imparfaitement transformée par l'érosion. Causse du Larzac. (D'après la +Carte au 1/200000 dressée par le Service géographique de l'Armée. +Feuille de Rodez.)] + +Bien que les failles répondent, en général, à des effondrements sur +place, elles n'accusent point leur existence par des murs verticaux. +L'érosion est intervenue pour adoucir le relief. Elle arrive même, avec +le temps, à faire disparaître toute différence de niveau entre des +plaines contiguës, dont les stratifications sont discordantes. Les eaux +peuvent aussi enlever la tête d'un pli couché, en couper la racine. Et, +quand les fragments épargnés ont été charriés par la suite à 30km ou +50km de distance, on conçoit qu'il puisse devenir très difficile de +remonter à leur origine et à leur situation initiale. Ces +bouleversements indéniables n'embrassent en somme que des portions +restreintes de la surface terrestre. A côté d'elles de vastes plateaux +ont gardé, à travers toutes les périodes géologiques, leur cohésion et +leur horizontalité. Il n'y a pas lieu de penser que les masses +continentales et les fosses océaniques aient subi dans leur +configuration générale de changements bien essentiels, à part ceux que +nous avons signalés et qui ont écarté le dessin des rivages de la +symétrie tétraédrique. + +Il est évident que les inégalités de la surface terrestre doivent +s'expliquer par des causes qui ont agi depuis la solidification de cette +surface. La doctrine dominante à ce sujet, au commencement du XIXe +siècle, était la théorie des soulèvements proposée par Léopold de Buch. +Le fait qui lui sert de base est le suivant: on trouve, dans la partie +centrale des chaînes les plus importantes et les plus hautes, des +massifs de roches cristallines ou primitives, sans apparence de +structure stratifiée, et dépassant en altitude les zones plissées qui +les séparent de la plaine. Partant de là Léopold de Buch admet que, la +croûte s'étant formée et ayant acquis, par sédimentation, une grande +épaisseur, des roches en fusion chassées par un excès de pression +interne ont soulevé cette croûte, et l'ont percée en quelques points +faibles, en rejetant à droite et à gauche les roches stratifiées. + +Cette manière de voir est naturellement repoussée par les théoriciens +qui n'admettent pas la fluidité interne du globe, par ceux qui pensent +que la solidification a dû commencer par le centre et progresser vers la +surface. Mais elle n'a même pas conservé de partisans dans l'école +adverse, qui tient pour l'existence actuelle de l'écorce mince. En +effet, l'étude plus attentive des groupes montagneux a prouvé que les +masses primitives n'ont dans les plissements et les soulèvements du sol +qu'un rôle passif. Elles ne sont venues au jour que longtemps après leur +solidification, et ne se sont point déversées en nappes liquides. Chaque +fois que les roches fondues ont réussi à percer, c'est en profitant de +fissures antérieures et non en soulevant les couches superficielles. +Enfin les massifs cristallins présentent jusque près de leur cime des +restes de stratifications horizontales. Il en résulte que leur +couverture sédimentaire a été lentement enlevée par l'érosion, et non +refoulée par un soudain cataclysme. + +[Illustration: Fig. 18. Exemple de formes superficielles en discordance +avec la structure interne. (Coupe des Dents de Morcles, Suisse.) De +Lapparent, _Abrégé de Géologie_, _fig._ 161, p. 405.] + +Une autre origine possible du relief terrestre est le plissement de +l'écorce par contraction. Ainsi qu'Élie de Beaumont l'a indiqué avec une +netteté parfaite dès 1829, un globe fluide, qui se refroidit et +s'enveloppe d'une croûte peu conductrice, arrive assez vite à ne plus +perdre par sa surface que la chaleur empruntée aux couches internes; la +température de la surface tend vers une limite fixe, qu'elle a déjà à +peu près atteinte, pendant que la température interne continue à +s'abaisser. L'écorce, se contractant moins que le noyau, prend +relativement à celui-ci un excès d'ampleur, qui, sous l'action de la +gravité, fait perdre à la surface la figure sphérique. On pourrait +supposer que cette déformation s'accomplira par des affaissements locaux +avec rupture. En fait les énormes pressions qui règnent dans l'écorce +terrestre communiquent aux roches une plasticité qu'elles n'ont point +dans les expériences de laboratoire et ce sont des plissements que l'on +observe. + +Les crêtes des plis tendent-elles à s'éloigner du centre de la Terre ou +sont-elles simplement en retard sur l'affaissement des parties voisines? +La question ne semble pas aisée à résoudre. Dans l'ensemble +l'affaissement doit prédominer, puisque le globe se refroidit; mais des +soulèvements locaux restent possibles et Élie de Beaumont n'y voyait +point de difficulté. Sans doute, dans un esprit de réaction contre la +doctrine de Léopold de Buch, une autre école, qui se réclame de Constant +Prévost, ne veut laisser dans l'orogénie aucune place aux soulèvements. +Elle ne reconnaît que des mouvements centripètes inégalement répartis. +Mais cette théorie ne semble pas capable de s'assimiler tous les faits. +Les terrains sédimentaires dont on retrouve des fragments près des plus +hautes cimes cristallines existent dans les mêmes régions en masses +considérables parfaitement nivelées et régulières. Il est plus facile de +concevoir un soulèvement local qu'un affaissement qui aurait porté sur +une contrée entière sans amener de dénivellation ni de rupture. Des +roches contemporaines se rencontrent en grandes masses à des niveaux +extrêmement différents. Le grand plateau du Colorado est demeuré +au-dessous du niveau de la mer depuis le commencement de l'époque +carbonifère jusqu'à la fin de la période crétacée. Il a reçu dans cet +intervalle 3000m à 4000m de sédiments, ce qui prouve qu'il a continué à +s'enfoncer, car les sédiments ne se déposent en quantités importantes +qu'à de faibles profondeurs. Depuis il a émergé sans que l'on puisse +dire si l'ascension a pris fin actuellement, et, si l'on rétablissait +tout ce que l'érosion lui a enlevé, ce plateau aurait maintenant 6000m +d'altitude. Cet exemple, que nous empruntons à M. J. Le Conte[6], est +assurément un des plus frappants, mais il est loin d'être isolé et l'on +doit tenir des soulèvements étendus pour possibles, alors même que leur +lenteur ne permettrait pas d'en suivre la marche par l'observation. + +[Note 6: J. LE CONTE, _Earth crust movements and their causes_ +(_Science_, Vol. V, nº 113).] + +On a tenté de démontrer que la chute de température, depuis l'époque de +solidification de la surface jusqu'à l'époque actuelle, est insuffisante +pour provoquer des plissements aussi considérables que ceux qu'on +observe et pour rendre compte du relief terrestre. Ce raisonnement, +présenté par M. Fisher[7] dans l'hypothèse d'un refroidissement subit, +n'est pas concluant, ainsi que l'a fait voir M. G.-H. Darwin, parce +qu'il laisse dans l'ombre l'intervention de la pesanteur. Quand la +contraction par refroidissement a déterminé un pli, même peu accusé, des +sédiments se déposent dans la partie concave, la surchargent et +l'obligent à s'enfoncer encore. Les matières liquides situées au-dessous +refluent sous les parties saillantes et les soulèvent. Les différences +de niveau tendent ainsi à s'exagérer jusqu'à ce qu'une rupture se +produise. + +[Note 7: _Philosophical Magazine_, Vol. XXIII, 1887.] + +[Illustration: Fig. 19. Exemple d'une structure montagneuse entièrement +sculptée par l'érosion. Région des sources du Rhône et de l'Aar. +(D'après la Carte au 1/100000: la Suisse, par Ch. Perron, phot. +Boissonnas.)] + +Certains auteurs, à la suite de J. Dana[8], ont même considéré le dépôt +des sédiments, agissant par leur poids, comme la cause première de +l'effort orogénique. On allègue en faveur de cette idée que les couches +stratifiées se présentent, dans les régions montagneuses ou à la limite +de celles-ci, avec une puissance bien plus grande que dans les pays de +plaines. C'est ainsi que dans la région des Appalaches, en Amérique, des +dépôts se sont formés sans interruption sur 12000m d'épaisseur. Une +telle continuité suppose que le rivage s'affaisse lentement, d'une +quantité presque équivalente, pour permettre à la sédimentation de se +poursuivre et l'on ne voit pas pourquoi un effondrement aussi prolongé +affecterait toujours le même point, si la sédimentation elle-même ne +l'impose pas. + +[Note 8: J. DANA, _Manual of Geology_, 1875, p. 748.] + +Mais la répercussion du phénomène ne s'arrête pas là. Les matériaux +déposés par alluvions dans les plaines ou sur les côtes sont empruntés +aux montagnes. Il y a surcharge pour les bas-fonds, allégement pour les +hauteurs. Dès lors l'équilibre intérieur du globe terrestre se trouve +compromis. Deux colonnes d'égale section, issues de points différents de +la surface et aboutissant au centre, cesseront de se faire équilibre si +elles n'altèrent pas leurs longueurs relatives en sens inverse. Cette +considération, déjà employée par Newton, a reçu des développements +nouveaux de la part des géologues américains modernes, qui l'ont +formulée sous le nom de _principe de l'isostase_. Elle conclut à +l'existence d'une cause interne qui tend à exagérer les différences de +niveau superficielles, au lieu que les agents atmosphériques travaillent +à les atténuer. L'égalité des pressions en sens différent autour d'un +même point intérieur est d'ailleurs également obligatoire, que l'on +suppose l'intérieur de la Terre solide ou qu'on le suppose liquide. On +ne saurait en effet compter sur la ténacité des roches ou des métaux +pour supporter les efforts que feraient naître dans la masse du globe, +supposée homogène, les inégalités de la surface. Tous les matériaux +connus sont écrasés, pulvérisés, à ces énormes pressions. + +Il ne semble pas, cependant, que la surcharge des sédiments doive +supplanter la contraction par refroidissement comme cause initiale et +prépondérante du relief. La Lune, en nous montrant un globe où les +différences de niveau sont relativement plus fortes et plus brusques que +sur la Terre et où, en même temps, les traces de l'action de l'eau sont +rares et douteuses, nous invite à chercher d'un autre côté. L'exemple +déjà cité du plateau de Colorado montre aussi que les soulèvements ne +sont pas limités aux montagnes allégées de leur couverture sédimentaire; +des régions immergées depuis longtemps, soustraites à toute érosion et +déjà chargées de sédiments considérables, peuvent manifester un +mouvement ascensionnel. Il y a ici en jeu une cause interne distincte du +principe de l'isostase, et même capable d'en combattre victorieusement +les effets. La même nécessité se présente au début, quand il s'agit +d'expliquer l'apparition des bassins concaves où se déposeront plus tard +les alluvions. L'opinion de géologues éminents, parmi lesquels nous +citerons M. de Lapparent, est qu'il n'y a pas lieu de chercher cette +cause ailleurs que dans le ridement par contraction. La même force, +étendant et prolongeant son action, travaille à redresser les bords du +bassin qui sont des zones faibles de l'écorce et les réactions latérales +y contribuent autant et peut-être plus que le poids des sédiments. + +Nous devons encore mentionner deux tentatives intéressantes, faites pour +prévoir et définir l'emplacement des dépressions principales. Peirce et +M. G.-H. Darwin ont examiné quelle pouvait être, sur la forme de la +Terre, l'influence de l'attraction des corps célestes. Seuls le Soleil +et la Lune paraissent capables d'une action efficace, par +l'intermédiaire des marées qu'ils provoquent. Ces marées, qu'elles aient +pour siège les eaux superficielles ou le fluide interne, sont toujours +en retard sur le passage au méridien de l'astre perturbateur. Il en +résulte, comme nous le verrons plus en détail à propos de la Lune, un +ralentissement du mouvement diurne et la planète tend vers une figure +d'équilibre moins aplatie que celle qui répondait à la vitesse de +rotation primitive. Sur une planète entièrement fluide la déformation +s'accomplira sans laisser de trace. Si la solidification est parvenue à +un certain degré, la croûte, sollicitée au delà de sa limite de +résistance, deviendra irrégulière et indiquera, sans le réaliser +complètement, le passage de l'ancienne figure d'équilibre à la nouvelle. +Partant d'une hypothèse, à la vérité un peu gratuite, sur l'état +primitif du globe terrestre, M. G.-H. Darwin trouve mathématiquement +qu'il doit se dessiner à la surface de larges plis, coupant l'équateur à +angle droit et s'infléchissant vers l'Est de chaque côté, dans les +latitudes croissantes. Ni la ligne actuelle des rivages, ni la ligne +d'équi-déformation ne présentent par rapport à l'équateur la symétrie +que réclamerait cette formule, et il est certain que l'ensemble du +dessin géographique est mieux représenté par le tétraèdre de Green. + +L'apparition des montagnes, quel qu'en soit le mécanisme, est un +contre-coup de la formation des bassins océaniques et celle-ci +constitue, par suite, le problème le plus essentiel de l'orogénie. M. J. +Le Conte, dans le travail cité plus haut, y voit une conséquence du +caractère hétérogène des matériaux de l'écorce. La conductibilité pour +la chaleur et la densité varient, en général, dans le même sens, et +entre des limites assez larges, d'une partie de la Terre à l'autre. Si +l'on se représente, dans la croûte terrestre, une région +particulièrement dense et conductrice, on se rend compte que la +solidification doit y commencer plus tard et y progresser plus vite. +Cette région, se refroidissant plus que ses voisines, perd de sa surface +et de sa courbure et devient un bassin déprimé, tout préparé pour la +réception des eaux marines. La même cause continuant d'agir, le bassin +se creuse, des plis saillants se forment sur ses bords, la séparation se +prononce entre la terre ferme et la mer et les différences d'altitude +s'exagèrent jusqu'à ce que l'érosion vienne les atténuer ou jusqu'à ce +qu'une rupture intervienne. + +En l'absence de données suffisantes sur l'état initial, l'édification +d'une théorie mathématique du relief terrestre semble une entreprise +sans espoir. Il est possible, au contraire, de déterminer entre quelles +époques géologiques une chaîne de montagnes s'est développée. Par suite, +un tableau historique de l'évolution de ce même relief est chose +réalisable, pourvu que l'on consente à ne pas remonter trop haut. + +Un moment on a pu croire que ce travail allait être rapidement achevé. +Élie de Beaumont avait cru, en effet, pouvoir déterminer l'âge d'une +chaîne de montagnes par le simple calcul de son orientation générale. +Mais cette règle commode n'a pas tenu devant l'examen plus approfondi +des faits. Le seul critérium admis par les géologues modernes est le +caractère paléontologique des couches stratifiées qui ont été disloquées +par l'apparition d'une chaîne de montagnes ou qui se sont déposées sur +ses flancs. + +Poursuivie par cette voie beaucoup plus sûre mais très laborieuse, la +classification historique des montagnes n'est encore connue que très +imparfaitement, et seulement pour une partie de l'hémisphère boréal. +Déjà, cependant, il s'en dégage quelques résultats simples et +remarquables. + +Les montagnes qui attirent le plus les regards, qui ont le relief le +plus énergique, sont les plus jeunes. Ce sont celles que l'érosion a eu +le moins le temps d'aplanir. Elles résultent d'un effort orogénique qui +peut remonter très haut, mais a pris seulement son caractère actuel à la +fin de l'époque tertiaire. Les chaînes de l'Atlas, de la Cordillère +Bétique, des Pyrénées, des Alpes, des Carpathes, des Balkans, de la +Crimée, du Caucase, de l'Afghanistan, de l'Himalaya sont un contre-coup +de l'effondrement des fosses méditerranéennes. Dans le dernier +remaniement des Alpes, datant de la fin des temps tertiaires, la +Méditerranée a été soulevée et réduite à une série de cuvettes +saumâtres. Plus tard elle s'est reconstituée par des effondrements +successifs. La mer Égée, la mer Noire, la mer Morte termineraient la +liste. Toutefois, d'après le professeur Suess, on n'est en droit de +faire rentrer dans les temps historiques aucun changement important des +lignes de rivage, imputable à une cause interne. + +Le mouvement qui a donné naissance au système alpin a été précédé de +quatre autres mouvements analogues qui ont fait apparaître +respectivement les chaînes pyrénéenne, hercynienne, calédonienne et +huronienne. L'ordre d'ancienneté est aussi celui des latitudes +croissantes, en sorte que la tendance au ridement se serait propagée, +avec des intervalles de repos, du pôle vers l'équateur. La chaîne +huronienne, la plus ancienne, traverse des contrées presque aplanies +aujourd'hui, mais où se rencontrent communément des affleurements de +couches dénivelées ou renversées. + +Nous devons accorder une attention particulière aux inégalités du relief +terrestre qui ne résultent pas de plissements. Ces formes monoclinales, +exceptionnelles dans les montagnes d'Europe, ont été surtout signalées +sur le territoire américain. Ce sont des blocs circonscrits par une +cassure et qui s'inclinent et se déversent quand l'appui vient à leur +manquer. Ou bien ils se sont effondrés tout d'une pièce, ou bien au +contraire ils sont demeurés en retard sur l'affaissement des parties +voisines. Les montagnes de cette classe ne s'alignent point le long des +rivages, présentent toujours un caractère isolé et ne constituent pas de +chaînes. Relativement rares sur la Terre, elles sont au contraire +dominantes sur la Lune, et ce rapprochement nous autorise à penser que +le plissement de l'écorce n'est dans l'évolution d'une planète qu'un +phénomène contingent et transitoire. C'est un sujet sur lequel nous +aurons à revenir au chapitre X de ce livre. + + + + +CHAPITRE VI. + +LA STRUCTURE INTERNE D'APRÈS LES DONNÉES +DE LA MÉCANIQUE CÉLESTE ET DE LA PHYSIQUE. + + +L'écorce terrestre n'est accessible à l'observation directe que sur une +épaisseur bien limitée. Mais le calcul peut être dans cette voie un +auxiliaire utile, ne fût-ce qu'en montrant l'improbabilité ou +l'impossibilité de certaines hypothèses. + +Ainsi que nous l'avons vu au chapitre III, Clairaut a donné le moyen +d'étudier la constitution d'un ellipsoïde hétérogène dont toutes les +parties s'attirent mutuellement et à l'intérieur duquel les surfaces +d'égale densité sont des ellipsoïdes tous de révolution et animés d'un +mouvement de rotation uniforme autour d'un même axe. + +En particulier la variation des aplatissements avec la profondeur peut +être déterminée par le calcul si l'on se donne la densité ρ en fonction +du demi grand axe _a_. + +Édouard Roche, Lipschitz, M. Maurice Lévy ont indiqué diverses formes de +ρ en fonction de _a_ pour lesquelles l'équation différentielle de +Clairaut devient intégrable. Pour déterminer les paramètres qui figurent +dans la relation choisie, et les constantes introduites par +l'intégration, on dispose de données d'origine diverse, en nombre +surabondant. Il s'agit de représenter le mieux possible les mesures +géodésiques, les mesures de pesanteur à la surface, les indications +fournies par les phénomènes de précession et de nutation, par les +inégalités du mouvement de la Lune. + +Si l'on s'attache en particulier à la valeur de l'aplatissement +superficiel, les mesures géodésiques donnent en moyenne, comme nous +l'avons vu, 1/293,5, les observations pendulaires 1/298. La mécanique +céleste paraît réclamer un aplatissement intermédiaire. On a développé +la théorie mathématique du mouvement de la Terre autour de son centre de +gravité en admettant que le globe est solide et que son ellipsoïde +central d'inertie est de révolution. A et C étant les moments +principaux, les phénomènes de précession et de nutation donnent, sans +autre hypothèse sur la constitution intérieure, + +(A - C)/C = 1/305,6. + +Or, si l'on introduit ce nombre dans les formules fondées sur la théorie +de Clairaut, on trouve toujours pour l'aplatissement superficiel une +valeur plus faible que celle qui résulte soit des mesures géodésiques, +soit des observations du pendule. Pendant quelque temps on a pu croire +que l'on éviterait cette contradiction par un meilleur choix des +paramètres introduits pour exprimer ρ en fonction de _a_. M. Poincaré a +démontré que cet espoir devait être abandonné. Quelle que soit la loi +des densités à l'intérieur de la Terre supposée fluide, pourvu que cette +densité aille toujours en croissant de la surface au centre, il est +impossible de représenter la valeur 1/305,6 du rapport (A-C)/C qui +résulte de la théorie du mouvement de la Terre et des observations, à +moins d'adopter pour l'aplatissement superficiel une valeur inférieure à +1/297,3. + +Édouard Roche, considérant la contradiction comme bien établie, en +tirait la conclusion que l'intérieur de la Terre ne pouvait pas être +liquide. A notre avis cette conséquence est au moins prématurée, et cela +pour deux raisons: d'abord les mesures géodésiques ne sont ni assez +multipliées ni assez concordantes pour permettre d'affirmer que +l'aplatissement est supérieur à 1/297,3. En second lieu l'intérieur du +globe peut être liquide sans pour cela satisfaire aux conditions qui +servent de base à la théorie de Clairaut. + +On sait que c'est la présence du renflement équatorial de la Terre qui +donne lieu aux phénomènes de précession et de nutation. La même +irrégularité de forme entraîne dans le mouvement de la Lune des +inégalités périodiques, dont l'observation peut conduire à la valeur de +l'aplatissement. Ces inégalités ont été soumises au calcul par Laplace, +par Hansen, et plus récemment (1884) par M. Hill. Deux seulement d'entre +elles ont quelque importance. L'une, portant sur la longitude, a pour +période 18 ans 2/3. La seconde, affectant la latitude, a pour période un +mois lunaire et se détermine plus aisément par l'observation. De ce +fait, la variation de la latitude, en plus ou en moins, s'élève à 8",38. +Une petite fraction de ce chiffre est due à l'action des planètes, mais +on peut l'évaluer séparément. Faye, en discutant un ensemble important +d'observations de la Lune faites à Greenwich, a trouvé ainsi pour +l'aplatissement terrestre 1/293,6. Un groupe encore plus étendu a donné +à M. Helmert 1/(297,8 ± 2,2). L'approximation n'est pas très élevée, +mais elle est destinée à s'améliorer avec le temps, et cette méthode +présente, relativement à la géodésie et aux observations pendulaires, le +mérite de donner un aplatissement moyen, affranchi des irrégularités +locales. + +En revanche les déterminations astronomiques de latitude et de +longitude, combinées soit avec les mesures d'arc, soit avec les mesures +de pesanteur, permettent, au moins en théorie, de construire une +représentation fidèle du géoïde. La mécanique céleste n'élève pas cette +prétention. Doit-on se flatter qu'elle fera connaître la structure +interne, c'est-à-dire la loi de la densité en fonction de la profondeur? +Cet espoir serait également vain, d'après le théorème suivant, dont la +démonstration est due à Stokes: + +_Le potentiel relatif à l'attraction exercée sur un point extérieur par +une planète tournant d'un mouvement uniforme autour d'un axe fixe et +dont la surface libre, supposée connue, est en même temps surface de +niveau, ne dépend pas de la constitution interne._ + +Pour bien comprendre la portée de ce théorème, il faut remarquer que +l'on peut modifier la constitution interne, et même d'une infinité de +manières, sans que la surface extérieure soit changée, et cesse d'être +une surface de niveau. Si donc on trouve, en respectant les hypothèses +de Clairaut, une loi de densité en fonction de la profondeur qui mette +d'accord toutes les mesures de la pesanteur faites à la surface, il ne +s'ensuivra pas que la structure intérieure admise soit la vraie. Les +pesanteurs observées seraient les mêmes avec une distribution tout autre +des mêmes matériaux. La même indétermination se présente si l'on prend +pour point de départ l'action observée du renflement équatorial de la +Terre sur les corps célestes. + +Dans l'opinion des meilleurs juges, aucune des trois voies suivies pour +calculer l'aplatissement ne le donne avec assez de précision pour que +l'on puisse affirmer qu'il y a désaccord entre elles. Si jamais la +contradiction venait à être établie, la doctrine de la fluidité interne +ne serait pas pour cela condamnée. On pourrait tout aussi bien renoncer +à l'une des hypothèses de Clairaut, par exemple cesser de regarder les +surfaces d'égale densité comme des ellipsoïdes, ou ne plus leur +attribuer à toutes une même vitesse de rotation. M. Hamy a d'ailleurs +démontré que la réalisation simultanée et rigoureuse de toutes ces +conditions donnerait lieu à un paradoxe mathématique. + +Mais, si l'on ne remplace pas les hypothèses de Clairaut par d'autres +tout aussi arbitraires, l'indétermination du problème devient excessive +et le calcul plus épineux. La seule tentative poussée un peu loin pour +développer en dehors de ces hypothèses la théorie de l'attraction du +globe terrestre est due à Laplace et lui a fourni la matière de beaux +développements mathématiques. Mais l'application concrète de ces +développements donne lieu à des difficultés, et la convergence des +séries n'est pas assurée dans tous les cas. En particulier Laplace s'est +demandé si l'on ne pourrait pas représenter les faits en admettant que +la Terre est formée d'une seule substance, dont la densité croîtrait +avec la pression suivant une loi simple. Il renonce à l'hypothèse que +les surfaces de niveau soient des ellipsoïdes, et admet seulement +qu'elles diffèrent peu d'une sphère. On arrive ainsi à représenter +passablement les observations, avec un coefficient de compressibilité +admissible. Toutefois, ce que l'on sait de la diversité des matériaux de +l'écorce terrestre ne permet guère d'espérer que cette théorie +corresponde de près à la réalité. + +De même que les mesures d'arc de méridien, les observations du pendule +deviennent plus instructives si on leur demande non pas seulement la +définition géométrique approchée de la surface terrestre, mais +l'indication des irrégularités locales. + +De longue date, on s'est aperçu que la partie variable de la pesanteur +n'est pas proportionnelle au carré du sinus de la latitude. L'écart peut +être attribué à une réduction défectueuse. Sans parler des difficultés +créées par la résistance de l'air et celle des supports, on n'observe +pas le pendule sur l'ellipsoïde de révolution ni même sur le géoïde, +mais à une certaine altitude. De là résultent trois effets +perturbateurs: + +1° éloignement plus grand du centre de la Terre; + +2° augmentation de la force centrifuge; 3° attraction du massif +saillant, s'ajoutant à celle du globe. Les deux premiers effets tendent +à diminuer la pesanteur apparente, le troisième à l'accroître. + +Le dernier terme est le plus important et le plus difficile à calculer. +On l'évalue par une formule due à Bouguer et qui suppose la masse +continentale ou la montagne simplement ajoutée au géoïde. Il est +remarquable que la pesanteur ainsi calculée est toujours trop forte. On +obtiendrait, en général, un meilleur résultat en appliquant les deux +premières corrections et négligeant la troisième. C'est ce que Faye a +proposé de faire dans tous les cas. Il y aurait, d'après lui, une +anomalie de structure interne qui ferait équilibre à l'attraction des +montagnes. + +De même, la pesanteur est le plus souvent, dans les petites îles, en +excès sur le chiffre que la latitude fait prévoir. Cet excès deviendrait +encore plus marqué si l'on tenait compte de ce que la mer environnante +remplace dans le géoïde des matières plus denses. + +Enfin, il est à prévoir que, si l'on mesure la latitude successivement +au nord et au sud d'une montagne, le changement sera plus fort que celui +qui répond au chemin parcouru sur le méridien. La verticale est, des +deux côtés, déviée vers la montagne par l'attraction de celle-ci. Mais, +quand on calcule cette déviation d'après la densité probable des +matériaux qui forment la montagne, on trouve ordinairement un chiffre +plus fort que l'effet observé. + +Bouguer, qui a mis le premier ce fait en évidence par des mesures de +latitude exécutées de part et d'autre du Chimborazo, était conduit à +attribuer à la montagne une densité très faible et invraisemblable. Il +lui semblait, d'après cela, qu'il devait exister à l'intérieur de vastes +cavités. Cette opinion n'est pas confirmée par les études +stratigraphiques. Les couches se retrouvent régulières et continues d'un +versant à l'autre et les coupes naturelles pratiquées par l'érosion ne +révèlent pas les cavités dont il s'agit. Le fait même, quoique fréquent, +n'est pas universel. Les Alpes, l'Himalaya, le manifestent à un haut +degré, mais dans le Caucase, d'après le général Stebnitsky, les +déviations de la verticale sont passablement expliquées par l'attraction +des masses visibles. + +Airy a émis, en 1855, l'idée que les montagnes possèdent en quelque +sorte des racines. Chacune d'elles est portée par un prolongement +souterrain formant flotteur, proportionné à son importance et tenant la +place du liquide plus dense dans lequel il plonge. Toute excroissance de +l'écorce serait ainsi compensée par un défaut de densité, d'où +résulterait une diminution de la pesanteur. Cette compensation, supposée +générale, réaliserait le principe de l'isostase, c'est-à-dire l'égalité +des pressions au centre sur différentes colonnes partant de la surface. + +Il semble qu'un pas reste à franchir pour expliquer comment aucun +déficit de pesanteur n'apparaît dans les îles et sur la mer. Faye a +tenté de le faire en introduisant la considération de la température des +eaux marines. Le fond des océans, sous toutes les latitudes, est à une +température voisine de celle de la glace fondante. Au même niveau, sous +les continents, la température atteint ou dépasse 100°. Il y a donc +discordance entre les surfaces de niveau et les isothermes. Sous les +parties occupées par la mer, la solidification marche plus vite et s'est +propagée à une profondeur plus grande. Or, beaucoup de roches augmentent +de densité, quand elles se solidifient, après fusion. Il y a donc sous +les mers excès de densité, par suite excès d'attraction, ou tout au +moins compensation approchée à la faible densité de l'eau. + +Les géologues sont demeurés, en général, sceptiques en ce qui concerne +l'efficacité de la cause invoquée par Faye. La conductibilité des roches +pour la chaleur est si faible que l'action de la mer, pour accroître +l'épaisseur de l'écorce, semble devoir être insignifiante ou limitée à +une courte période. D'ailleurs, si le gain de densité qui accompagne la +solidification est sensible pour certaines substances minérales, il est +nul ou même négatif pour beaucoup d'autres, notamment pour le fer, dont +le rôle dans la composition du globe terrestre semble considérable. A +mettre les choses au mieux, la plus grande épaisseur de l'écorce sous +les mers ne suppléerait pas à l'insuffisante attraction de la couche +liquide. + +Il y a donc lieu, ainsi que l'a proposé M. Le Conte, de renverser la +relation de cause à effet. Ce n'est pas la présence de l'eau qui +augmente la densité des couches sous-jacentes; c'est, au contraire, la +forte densité initiale de ces mêmes régions qui a déterminé leur +affaissement, et en a fait des lits tout préparés pour les océans +futurs. Il est bien vrai que l'équilibre isostatique ainsi réalisé aura +été troublé par l'accumulation de l'eau; mais il aura pu être rétabli +par un affaissement ultérieur; et cette vue prend une certaine +consistance en présence du fait, aujourd'hui avéré, que les fosses +océaniques correspondent à des régions instables et sont le centre +habituel des grands ébranlements sismiques. + +Quel que soit le mécanisme de la compensation, elle est réalisée avec +une approximation remarquable. Non seulement la surface des mers +s'écarte peu, au voisinage des côtes, de l'ellipsoïde de révolution, +mais l'intensité de la pesanteur garde au milieu même de l'océan des +valeurs tout à fait normales, au lieu d'être en déficit comme elle +devrait l'être s'il y avait indépendance entre l'altitude et la densité +de la croûte. Ce dernier résultat est fondé sur les recherches du Dr +Hecker, qui est parvenu récemment à obtenir des mesures précises de la +pesanteur en pleine mer[9]. On n'utilise point pour cela les +observations du pendule, qui sont impraticables à bord des navires. On +leur substitue l'observation simultanée du point d'ébullition de l'eau +et de la colonne barométrique. La première lecture donne, en effet, pour +la pression atmosphérique une valeur indépendante de l'attraction +terrestre, au lieu que la seconde en est affectée, et, de leur +comparaison, il est possible de déduire l'intensité de la pesanteur. + +[Note 9: _Helmert_, _Dr Heckers Bestimmung der Schwerkraft auf dem +Atlantischen Ocean_. Berlin, 1902.] + +M. Helmert, qui a discuté les observations du Dr Hecker, est aussi +l'auteur d'une méthode remarquable, dite _méthode de condensation_, pour +réduire à un niveau uniforme les observations du pendule. Le principe de +ses calculs est l'introduction d'une surface fictive S parallèle au +géoïde et s'en écartant partout de 21km, de manière à laisser à +l'extérieur toutes les fosses océaniques. On réduit les observations du +pendule aux points correspondants de la surface S, suivant la verticale, +d'après la connaissance que l'on possède de l'altitude et de la +constitution géologique aux environs de chaque station. On évite ainsi +les difficultés de calcul qui se présentent quand on prend pour surface +de comparaison le géoïde, et qui tiennent au défaut de convergence des +séries. M. Helmert trouve ainsi, en appelant ψ la latitude géographique, +_l_ la longueur du pendule à secondes, _g_ l'accélération due à la +pesanteur, ε l'aplatissement: + +_l_ = 0m,990918 (1 + 0,005310 sin² ψ), + +_g_ = 9m,7800 (1 + 0,005310 sin² ψ), + +ε = 1/(299,26 ± 1,26). + +On voit par ce dernier chiffre que la méthode suivie accroît la +divergence entre les mesures géodésiques et les observations du pendule, +mais établit un accord suffisant entre celles-ci et les inductions +tirées de la mécanique céleste et des hypothèses de Clairaut. + +Enfin, des études récentes poursuivies par le service géodésique des +États-Unis jettent du jour sur une question subsidiaire mais +intéressante. Lorsque les montagnes voient se modifier, à la longue, +leur forme et leur altitude, un mouvement partiel, dans le sens +vertical, est réclamé pour le réajustement isostatique. Bien des failles +ou ruptures semblent effectivement dues à cette cause; mais leur +production est retardée par la cohésion des matériaux, et il subsistera +des anomalies locales. Effectivement, les massifs montagneux étudiés en +Amérique accusent chacun un déficit général de pesanteur, si l'on ne +tient pas compte de leurs racines probables. Mais ce déficit n'atteint +pas son maximum aux sommets les plus élevés, comme il devrait arriver si +chaque montagne flottait isolément. Il faut considérer le massif dans +son ensemble comme flottant, mais certains sommets sont dépourvus de +racines propres, et soutenus en partie par la rigidité des parties +voisines, sans que la surcharge ainsi imposée à la croûte puisse excéder +la limite de sa résistance. + + + + +CHAPITRE VII. + +LA STRUCTURE INTERNE D'APRÈS LES DONNÉES +DE L'ASTRONOMIE ET DE LA GÉOLOGIE. + + +Les _Principes de Philosophie_ de Descartes, publiés à Amsterdam en +1644, renferment, au sujet de l'état intérieur du globe terrestre, la +première indication qui n'ait pas un caractère de fiction poétique ou de +légende religieuse. Descartes est un adhérent du système de Copernic. Il +assimile notre globe à ceux que nous voyons flotter dans l'espace et +dont plusieurs sont lumineux par eux-mêmes. La Terre, elle aussi, a dû +traverser une période d'incandescence. Elle est un astre éteint, +conservant dans son intérieur un feu central. La chaleur observée dans +les mines, les éruptions volcaniques, les filons métallifères qui +s'insinuent près de la surface, les dislocations mêmes de la croûte, +sont pour Descartes autant d'indices de l'état igné de l'intérieur. + +Newton, sans être aussi explicite, se place au même point de vue. La +forme sphéroïdale est, à ses yeux, la manifestation d'un état +d'équilibre relatif. L'aplatissement polaire est commandé par les lois +de l'hydrostatique. Pour la facilité du calcul, Newton part de +l'hypothèse d'une Terre homogène, mais il ne doute pas que la densité +n'aille en croissant vers le centre. Cela suppose que les éléments sont +mobiles et que leur répartition s'est faite librement. Pour évaluer la +densité moyenne du globe comparée à celle de l'eau, Newton ne dispose +que de données bien incomplètes. Il l'estime finalement entre 5 et 6, ce +que nous savons aujourd'hui être parfaitement exact. + +On doit à Bouguer d'avoir indiqué une méthode rationnelle pour arriver +au même but. Si l'on compare les latitudes observées au nord et au sud +d'une montagne isolée, on trouve une différence plus grande que celle +qui répond au chemin parcouru, parce que l'attraction de la montagne +dévie la verticale en deux sens opposés. De la déviation, on déduit le +rapport des masses de la montagne et du globe terrestre. La densité de +la montagne est connue par l'étude des roches qui la composent, son +volume par l'observation de sa forme. On connaît, d'autre part, avec une +approximation suffisante, le volume du globe terrestre; on peut donc +calculer sa densité. + +Cette méthode ne comporte qu'une faible précision. La déviation observée +est petite et la densité moyenne de la montagne ordinairement mal +connue. Il y aurait peut-être une exception à faire en faveur de la +détermination exécutée en 1880 par Mendenhall sur le Fusiyama. Ce volcan +célèbre du Japon présente un cône très régulier de 3731m de hauteur, et +sa densité moyenne, évaluée à 2,12, conduit au chiffre 5,77 pour celle +du globe terrestre. Mais, si la théorie de l'isostase, appuyée, comme +nous l'avons vu au chapitre précédent, par des faits nombreux, est +exacte, toute excroissance un peu forte de l'écorce est l'indice d'une +anomalie de la densité dans les couches profondes, et les bases du +calcul deviennent ainsi très incertaines. + +La même objection s'applique aux conséquences que l'on est tenté de +tirer de la diminution de la pesanteur observée sur les montagnes. Cette +diminution est plus forte que si l'on supposait la montagne simplement +ajoutée au géoïde, parce que tout massif saillant repose sur une base +souterraine, formée elle-même de couches de faible densité. Mais, +suivant l'étendue ou l'importance que l'on accorde à ces racines, on est +conduit à des valeurs très différentes pour la densité moyenne du globe +terrestre. Les expériences de Carlini sur le mont Cenis lui ont donné +4,39, chiffre porté par les corrections de Schmidt à 4,84. + +Un troisième procédé, qui a l'avantage de s'appliquer dans les régions +où la constitution de l'écorce peut être présumée normale, consiste à +mesurer la variation de l'intensité de la pesanteur suivant la verticale +quand on s'enfonce dans un puits de mine. + +Huygens avait suggéré cette expérience dès 1682, dans la pensée qu'il en +résulterait un argument contre le principe de la gravitation universelle +formulé trois ans auparavant par Newton. «Un corps porté au fond d'un +puits ou dans quelque carrière ou mine profonde, dit-il, devrait perdre +beaucoup de sa pesanteur. Mais on n'a pas trouvé, que je sache, qu'il en +perde quoi que ce soit.» + +Huygens a raison, et encore partiellement, si l'on joint à la doctrine +de l'attraction universelle l'hypothèse d'une Terre homogène. En ce cas +l'intensité de l'attraction, quand on pénètre dans l'intérieur, varie +comme la distance au centre. Il en est autrement si l'on suppose la +Terre hétérogène et les matériaux les plus compacts rassemblés dans les +couches profondes. Il se peut très bien alors que la gravitation +s'accentue, et c'est en effet ce qui arrive, mais on ne doit point +s'attendre à ce que la variation soit rapide. Ainsi dans l'hypothèse de +Roche, choisie surtout en vue de rendre facilement intégrable l'équation +de Clairaut, la pesanteur augmente jusqu'à une profondeur égale à 1/7 du +rayon. Le maximum atteint surpasse de 1/20 la pesanteur à la surface. + +Dans cet ordre d'idées le travail expérimental qui semble mériter le +plus de confiance est celui de M. de Sterneck. Des pendules ont été +disposés à des profondeurs diverses dans un puits de mine à Przibram, +jusqu'à 1000m au-dessous du sol. La pesanteur augmente d'une manière +sensible. On en déduit le rapport ρ/Δ de la densité superficielle à la +densité moyenne, mais la densité superficielle elle-même n'est pas +connue avec la précision désirable. On a trouvé pour Δ des valeurs +comprises entre 5,01 et 6,28. + +La moyenne de ces nombres s'accorde bien avec le résultat d'expériences +physiques qui semblent plus susceptibles d'exactitude. Une petite masse +métallique suspendue à un fil fin, sans torsion, prend une certaine +position d'équilibre sous l'influence de l'attraction terrestre. On en +approche une grosse sphère de métal: la position d'équilibre est +modifiée. De l'étude des oscillations qui se produisent dans les deux +cas autour de la position d'équilibre on déduit le rapport des +attractions et, comme on connaît le rapport des distances, on peut +calculer le rapport des masses. + +La première application de cette méthode a été faite par Cavendish en +1797. Depuis l'expérience a été reprise avec une recherche de précision +plus grande par divers physiciens, notamment par Cornu et Baille. On +adopte généralement 5,6 comme densité moyenne conclue de ces recherches, +sans pouvoir répondre de la décimale suivante. + +Quand on pénètre dans l'intérieur de la Terre, l'accroissement de +température est encore plus aisé à constater que celui de la pesanteur. +On ne peut naturellement lui assigner un taux régulier ni dans une +couche superficielle de quelques mètres, soumise aux variations +annuelles, ni dans les régions où abondent les émanations volcaniques et +les sources thermales. Quand on se place en dehors de ces influences +perturbatrices, on observe toujours un échauffement et l'on est conduit +à définir un _degré géothermique_, c'est-à-dire le nombre de mètres dont +il faut s'enfoncer dans le sol pour voir monter d'un degré le +thermomètre centigrade. + +En moyenne le degré géothermique est de 40m mais il y a des anomalies +locales et l'on peut citer des chiffres compris entre 86m et 15m. Les +faibles valeurs (15m à 25m) se rencontrent surtout dans les mines de +houille. Les surfaces isothermes se relèvent sous les montagnes, mais +moins que le sol lui-même, et moins encore sous les massifs élevés, +habituellement couverts de neige ou de glace. Le degré géothermique +augmente quelque peu avec la profondeur, d'où la conséquence probable +que la température tend vers une valeur à peu près constante et subit, +quand on marche en sens contraire, l'influence réfrigérante du milieu +ambiant. + +Divers savants ont tenté d'interpréter autrement une série d'expériences +faites au Sperenberg, près de Berlin, et poussée jusqu'à 1260m de +profondeur. La plus grande partie du sondage traversait une couche de +sel gemme. Des températures observées, M. Dunker a conclu la formule + +T = 7°,10 + 0°,01299s-0°,000001258s², + +où T est la température en degrés centigrades, s la profondeur en pieds. +Si l'on appliquait cette formule sans restriction, l'on trouverait à +1621m de la surface un maximum de 50°,9 et au centre de la Terre une +température extrêmement basse. Sans aller jusque-là, Mohr, Cari Vogt ont +émis l'opinion que les expériences du Sperenberg condamnaient la +croyance au feu central. Mais cette conclusion n'est nullement fondée. +Le coefficient du terme en s² est très incertain, et les observations +seraient tout aussi bien représentées par une formule à quatre termes, +où le coefficient du terme en s³ serait positif. L'existence même d'un +maximum à 1621m, conclue par extrapolation, est nettement démentie par +deux expériences plus récentes, dont les résultats sont résumés dans le +Tableau suivant: + + Plus grande Degré + profondeur Température géothermique +Localité. atteinte extrême moyen +Schladebach (Saxe prussienne) 1716m 56° 35m,7 +Paruschowitz (Haute-Silésie) 2003m 69°,3 34m + +Il n'y a donc pas de raison sérieuse pour douter que l'intérieur de +notre globe soit très chaud. Si la température tend à croître plus +lentement avec la profondeur, ce n'est pas qu'elle soit destinée à +diminuer plus loin: cela manifeste seulement l'influence réfrigérante de +l'espace externe. + +Thomson et Tait ont cherché à se rendre compte du mode de répartition +des températures dans l'hypothèse de la fluidité totale. Une égalité +approximative a dû se produire dans toute la masse. Les parties denses, +accumulées au centre, sont mieux défendues du refroidissement. Mais, +d'autre part, en devenant plus chaudes, elles perdent leur excès de +densité et sont ramenées vers la surface. Il y a ainsi un brassage qui +tend à rendre la température uniforme. Mais, dès qu'une croûte +superficielle est formée, cette croûte est soustraite au mélange. +Rayonnant vers les espaces célestes, elle emprunte de la chaleur aux +couches inférieures et le refroidissement progresse ainsi vers le centre +avec une extrême lenteur. Si l'on admet une température initiale de 4000 +degrés, on trouve après 100 millions d'années un degré géothermique +croissant jusqu'à 30km de profondeur, puis en décroissance lente vers le +centre. + +La valeur actuelle du degré géothermique semble indiquer que la +solidification superficielle ne remonte pas si haut dans le passé. +D'après Lord Kelvin il a dû s'écouler, depuis que la surface est devenue +solide, 10 millions d'années au moins, 100 millions au plus. Le premier +chiffre paraît plus voisin de la vérité que le second. Si la croûte +était plus moderne, l'influence de la chaleur interne sur la température +de la surface serait plus sensible. Si la croûte était plus ancienne, +l'échauffement avec la profondeur serait plus lent. + +Même avec des limites aussi largement écartées, cette évaluation +présente un grand intérêt, en ce qu'elle assigne une limite supérieure à +la durée des phénomènes géologiques. Mais des objections sérieuses ont +été faites à la théorie de Lord Kelvin. Elle suppose que, une fois la +première croûte formée, la chaleur n'arrive plus à la surface que par +conductibilité. Or les épanchements de lave, les émissions gazeuses, les +sources thermales sont pour la chaleur interne des agents très actifs de +déperdition, et devaient l'être encore plus quand l'écorce était mince. +Les bases du calcul sont par suite très incertaines. + +Une fois que la croûte est devenue assez épaisse pour mettre obstacle +aux épanchements venus de l'intérieur, le refroidissement de la surface +suit une marche rapide à cause de la mauvaise conductibilité des roches. +Dès à présent, pour le globe terrestre, on peut dire que la température +superficielle est maintenue seulement par la radiation solaire et, dans +une très faible mesure, par la chaleur interne. L'état final d'équilibre +est subordonné à la composition de l'atmosphère et à sa capacité pour +absorber les radiations obscures. + +_Impossibilité prétendue d'une écorce solide._--On a soutenu qu'à aucun +moment une écorce solide n'avait pu se former. La plupart des roches +augmentent un peu de densité quand elles passent à l'état solide. Elles +ne peuvent donc pas, comme des blocs de glace, nager sur le liquide qui +a formé les scories. Elles doivent plonger, s'accumuler, à ce que l'on +suppose, vers le centre, de telle sorte que la solidification progresse +lentement du centre à la surface. + +Cet argument est sans force, parce qu'il ne tient pas compte de la +diversité des matériaux qui composent la Terre. Plusieurs minéraux, +parmi ceux qui jouent un rôle important dans la composition du globe, se +dilatent en se solidifiant, comme la glace. Le fer notamment est dans ce +cas. Nous avons là déjà les éléments d'une croûte destinée à se +maintenir. De plus les matériaux du globe fluide ne peuvent manquer de +se superposer à peu près par ordre de densité décroissante. Les scories +formées ne peuvent plonger sans rencontrer bientôt une couche de +composition différente dont la densité surpasse la leur, et le mouvement +de descente se trouve arrêté. C'est, en définitive, la couche +superficielle qui se solidifie d'abord. + +_Impossibilité actuelle d'un noyau solide._--La marche régulière du +degré géothermique rend très probable l'existence, dans l'intérieur du +globe terrestre, d'une température capable de fondre tous les minéraux +connus. + +Il se peut, d'autre part, que, pour certains de ces minéraux, la +pression croissante soit un obstacle à la fusion. L'augmentation de la +température avec la profondeur peut se ralentir. L'augmentation de la +pression ne le peut pas. On trouve qu'elle doit atteindre, au centre de +la Terre, 1700000 atmosphères dans l'hypothèse de l'homogénéité, 3 +millions d'atmosphères dans une hypothèse assez vraisemblable sur +l'accroissement de la densité avec la profondeur. + +Sous de pareilles pressions, il est certain que tous les solides +s'écrasent et se pulvérisent. Même l'acier le plus fin ne résiste guère +au delà de 1000km. Il n'y a donc pas à compter sur la rigidité des +matériaux pour maintenir à la Terre sa figure, pour s'opposer aux +déformations que les forces extérieures tendent à produire. + +Cette tendance existe, les marées océaniques en fournissent la preuve. +La Terre est défendue contre elle non par la ténacité de ces matériaux, +mais par leur viscosité qui les rend insensibles aux sollicitations +extérieures quand celles-ci changent fréquemment de sens. + +Les énormes pressions qui règnent à l'intérieur du globe ne permettent +pas aux métaux ni à leurs composés de passer à l'état de fluides +parfaits. Cela est particulièrement applicable aux substances qui, à +l'inverse de la glace, se dilatent par la fusion. Le Dr Barus a fait à +ce sujet des expériences intéressantes sur les roches qui, en fondant, +deviennent pâteuses. Il a trouvé qu'un accroissement de 200atm par degré +centigrade maintient la viscosité constante (KING and BARUS, _Amer. +Journal of Science_, Vol. XLV, 1893). + +L'intérieur du globe terrestre, ne pouvant être ni rigide ni +parfaitement fluide, affecte sans doute un état visqueux, impossible à +réaliser dans nos laboratoires faute de pressions suffisantes et dans +lequel les frottements intérieurs jouent un rôle très important, en +raison du rapprochement des molécules. + +Des indications suggestives sont fournies à ce sujet par diverses +recherches modernes. Le colonel Burrard, étudiant les variations de la +pesanteur dans l'Inde, trouve que les anomalies de la densité cessent +d'être sensibles vers 40km ou 50km de profondeur. Les énormes pressions +qui règnent dans cette zone amèneraient les éléments chimiques les plus +divers à un degré de densité presque uniforme, et l'on comprend ainsi +que les métaux lourds puissent être injectés dans les filons jusque près +de la surface, au lieu d'être relégués dans les couches lointaines. + +L'étude de la propagation des tremblements de terre, faite par le +professeur Milne, lui a montré que les secousses sismiques se propagent +par l'intérieur du globe plus rapidement que par l'écorce. C'est ainsi +que l'ébranlement désastreux qui a détruit en 1905 la ville de +San-Francisco est parvenu à Edimbourg en sept minutes. Les couches +profondes transmettent donc les vibrations comme le ferait une matière +très élastique, très dense, très homogène, ce qui ne veut pas dire +qu'elles aient toutes les propriétés d'un métal à la température +ordinaire. + +_Raisons mathématiques invoquées contre l'existence actuelle d'une +écorce mince._--Le degré géothermique constaté semble devoir amener +l'état liquide à 40km ou 50km de profondeur. L'écrasement des solides +par la pression se produirait plus vite encore. La presque totalité de +la matière du globe terrestre est donc dénuée de rigidité. + +Il se trouve cependant que la théorie du mouvement de la Terre autour de +son centre de gravité, théorie développée par les géomètres en supposant +la Terre rigide, donne une représentation satisfaisante des phénomènes +de précession et de nutation, ainsi que de la grandeur des marées. + +Les mathématiciens qui ont fondé cette doctrine n'y ont point vu de +difficulté. Ainsi Laplace dit: «Les phénomènes de la précession et de la +nutation sont exactement les mêmes que si la mer formait une masse +solide avec le sphéroïde qu'elle recouvre» (_Mécanique céleste_, Livre +V). Poisson exprime la même opinion: «Les tremblements de terre, les +explosions volcaniques, le souffle du vent contre les côtes, les +frottements et la pression de la mer sur la partie solide du sphéroïde +terrestre, répondant à des actions mutuelles des parties du système, +n'influent pas sur la durée du jour.» (_Mécanique_, t. II, p. 461). + +Depuis, on a tenté de reprendre la théorie sans supposer au début la +Terre solide, et les objections ont surgi. Ainsi Hopkins (_Philosophical +Transactions_, 1839) trouve qu'une écorce dont l'épaisseur ne serait pas +au moins le quart ou le cinquième du rayon devrait se gonfler et +s'affaisser périodiquement, dans une mesure qui ne pourrait échapper à +l'observation. + +Lord Kelvin (_Phil. Trans._, 1863) estime que, si la plus grande partie +de la Terre n'était pas solide, les phénomènes de précession et de +nutation auraient des périodes différentes de celles que l'on observe. +De plus, les marées ne se manifesteraient pas, la même déformation +s'imposant simultanément à l'eau de la mer et à l'écorce terrestre +supposée mince. + +Dans un écrit ultérieur, Lord Kelvin abandonne l'argument tiré de la +précession et de la nutation et ne retient que celui qui se fonde sur la +théorie des marées. + +M. G.-H. Darwin (_Phil. Trans._, 1882) trouve qu'une écorce moins +épaisse que le cinquième du rayon ou moins rigide que l'acier ne +pourrait ni résister aux oscillations du fluide intérieur, ni supporter +sans fléchir le poids des massifs montagneux. Le calcul lui indique +aussi qu'un sphéroïde en majeure partie liquide serait sujet à une +variation périodique dans la durée de rotation. Cette variation ne +pourrait manquer de se répercuter en apparence sur la période des +phénomènes astronomiques. + +Quel que soit le mérite mathématique de ces travaux, il est extrêmement +probable que la manière dont on a introduit la viscosité du liquide +interne dans les calculs n'est pas conforme à la réalité. Nous ne savons +pas ce que peut être le frottement intérieur dans un liquide soumis à +d'aussi fortes pressions. Déjà l'eau de la mer ne suit l'attraction du +Soleil et de la Lune qu'avec une lenteur manifeste. C'est ainsi que +l'heure de la haute mer présente, par rapport au passage de la Lune au +méridien, un retard variable, mais qui atteint communément plusieurs +heures. Ce retard ne peut manquer d'être encore plus grand dans le cas +du fluide interne; et, comme les forces attractives changent de sens en +peu d'heures, par suite du mouvement diurne, le fluide n'a plus le temps +de se déformer ou de réagir sur l'écorce. Il ne fait qu'osciller très +faiblement autour d'une figure d'équilibre moyenne ou subir une +circulation régulière. + +De même la surcharge imposée par les montagnes cessera de paraître +excessive si l'on introduit la notion de l'hétérogénéité du Globe +terrestre. Il suffit d'admettre, comme Airy l'avait déjà indiqué, que +les montagnes se prolongent, au-dessous du niveau moyen des plaines, par +des racines moins denses que l'ensemble de la croûte. Elles sont alors +soutenues à la manière des corps flottants, sans faire aucunement appel +à la ténacité des parties voisines. + + +_Arguments de fait en faveur de l'existence d'une écorce mince._--Une +première présomption, à l'appui de la mobilité interne du Globe +terrestre, résulte des petites variations constatées dans les latitudes +géographiques. L'axe principal d'inertie, qui coïncide à peu près avec +l'axe de rotation, n'est pas fixe à la surface du Globe, comme il +devrait l'être si celui-ci était solide. D'après les travaux du Service +international (_Bull. Astr._, t. XVIII, p. 280), l'amplitude de +l'oscillation du pôle a atteint 0",20 de 1895 à 1897, elle est retombée +à 0",13 en 1899, à 0",08 en 1900. Ces résultats sont fournis par +l'ensemble des six stations distribuées sur le parallèle de 39°. Il y a +une période annuelle, compliquée d'une période de 430 jours. Cette +dernière a été découverte expérimentalement par M. Chandler, qui lui +attribuait à l'origine une amplitude de 0",13. On a tenté sans succès +d'expliquer ces déplacements par des transports de matériaux à la +surface du Globe (érosion et charriage par les fleuves, dérive des +glaces polaires, desséchements de mers intérieures). On pourrait plutôt +en rendre compte par une variation de l'influence magnétique du Soleil, +comme l'a proposé le Dr Halm, ou comme contre-coup d'une action +météorologique. Ainsi un changement de pression représenté par 0m,008 de +mercure correspondrait à une variation de 0m,10 du niveau de l'Océan. Si +ce changement se produisait à la fois sur la dixième partie de la +surface de la Terre, il pourrait en résulter un déplacement de 0",16 +dans la direction d'un axe principal d'inertie du Globe. Mais ni le +baromètre, ni l'aiguille aimantée, ni l'activité solaire ne montrent la +même périodicité que les latitudes. + +[Illustration: Fig. 20. Marche du pôle terrestre à la surface du Globe +pendant un intervalle de cinq années, d'après les documents du Service +international des Latitudes (_Astronomische Nachrichten_, nº 4017). La +courbe est comprise à l'intérieur d'un carré de 0",50 ou 15m de côté.] + +Au contraire, la fluctuation des latitudes peut très bien être regardée +comme une conséquence de la circulation du fluide interne, sans marées +visibles. M. Volterra a démontré (_Acta Matematica_, 1899) que toute +anomalie présentée par la rotation libre d'un corps peut être expliquée +par des mouvements internes qui ne changent ni la forme, ni l'intensité +de l'attraction à l'extérieur. La variation des latitudes est donc en +faveur d'un état fluide ou tout au moins visqueux de l'intérieur du +Globe, état compatible avec une circulation régulière. Il est beaucoup +plus difficile d'en rendre compte si toute la masse du Globe est solide. + +La distribution des volcans sur tout le contour de l'Océan Pacifique, +sur l'axe de l'Atlantique, sur la ligne des fosses méditerranéennes, +l'ampleur et la généralité des éruptions, l'activité indéfinie de +certains orifices, le retour simultané de l'effervescence, souvent +constaté dans tous les volcans d'une même région, montrent que +l'ensemble des volcans doit s'alimenter à un réservoir commun. Il est +inadmissible d'installer, comme ont voulu le faire certains géologues, +une poche de lave distincte sous chaque montagne éruptive. + +D'après cela, l'on doit conclure qu'à une distance relativement faible +de la surface, les matières se présentent à l'état fluide, ou repassent +facilement à l'état fluide dès qu'une communication est établie avec le +dehors, de manière à permettre un abaissement de pression. Les +infiltrations de la mer ou des eaux douces ne sont nullement nécessaires +pour provoquer des éruptions. Celles-ci apparaissent sur toutes les +grandes cassures de l'écorce terrestre, même au centre de l'Asie. + +L'ordre et la distribution des matériaux dans l'écorce terrestre font +voir aussi qu'il existe, à une profondeur relativement faible, un +réservoir commun où tous les éléments chimiques se rencontrent. Ils ont +pu ainsi être accidentellement mélangés et amenés jusque près de la +surface où cependant les éléments légers dominent toujours si l'on +considère de grandes étendues. + +M. de Launay a montré (_Comptes rendus_, t. CXXXVIII, 14 mars 1904) que +l'on peut assigner par des considérations géologiques l'ordre de +superposition des éléments chimiques les plus répandus dans la Terre, à +l'époque où elle a cessé d'être entièrement fluide. On est amené ainsi à +diviser les corps simples en sept groupes, dont le premier est formé par +l'hydrogène, le dernier par les métaux précieux et denses. Il se trouve +que ces sept groupes se partagent aussi très nettement par la +considération des poids atomiques qui vont en croissant avec la +profondeur. + +La conclusion de M. de Launay est celle-ci: «Dans la fluidité première +de notre planète, les éléments chimiques déjà constitués se sont placés +à des distances du centre d'autant plus grandes que leur poids atomique +était plus faible, comme si les atomes, absolument libres de toute +affinité chimique à ces hautes températures, avaient uniquement et +individuellement obéi, dans une sphère fluide en rotation, à +l'attraction centrale combinée avec la force centrifuge.» + +Cette circonstance témoigne, non seulement de la fluidité primitive, +mais d'une fluidité relativement récente. Il a fallu, en effet, que le +mélange au moins accidentel de tous les éléments soit demeuré possible +jusque près de la surface. Autrement les métaux denses, accumulés près +du centre, auraient été séparés de nous par des cloisons solides et nous +seraient demeurés à jamais inconnus. + +Nous verrons par la suite que l'étude de la surface de la Lune apporte +aussi des arguments d'une grande valeur à l'appui de la doctrine de la +fluidité interne. + + + + +SECONDE PARTIE. + +LA LUNE. + + + + +CHAPITRE VIII. + +LA CONFIGURATION DE LA LUNE ÉTUDIÉE PAR LES MÉTHODES +GRAPHIQUES ET MICROMÉTRIQUES. + +LES CARTES LUNAIRES. + + +La Lune est, sans comparaison, de tous les corps célestes, celui qui +s'approche le plus de la Terre. Sa surface nous apparaît avec une +netteté et une permanence absolue, sans interposition d'enveloppes +vaporeuses. La perception des détails n'y est limitée que par +l'insuffisance de nos moyens optiques et par l'agitation de l'atmosphère +terrestre. Notre satellite est donc l'intermédiaire indiqué pour passer +de l'étude de la Terre à celle des autres planètes. + +Quand on regarde la Lune par une nuit claire, son éclat est trop vif +pour un oeil accoutumé à l'obscurité. Les différences de teinte +s'apprécient mal; on pourrait croire que l'astre est lumineux par +lui-même. Il n'en est rien cependant, comme le montrent le phénomène des +phases et celui de la lumière cendrée. La Lune n'est visible que par la +lumière solaire qu'elle nous renvoie, et qui reste encore très sensible, +après s'être diffusée une fois sur la Terre, une fois sur la Lune, et +avoir traversé trois fois toute notre atmosphère. + +Les taches se voient mieux dans le jour, surtout un peu avant le lever +ou un peu après le coucher du Soleil. Quand la Lune est près de +l'horizon, son éclat ne diffère pas beaucoup de celui d'une montagne +rocailleuse éloignée. C'est probablement une remarque de ce genre qui a +conduit Thalès (cité par Théodoret) à penser que la Lune était formée de +la même substance que la Terre. Démocrite ajoute que les taches doivent +résulter de la présence de montagnes et de vallées. On peut, en effet, +si l'on est doué d'une bonne vue, constater sans instruments des +irrégularités sur la ligne de séparation de l'ombre et de la lumière, +ligne pour laquelle nous adopterons désormais l'appellation abrégée de +_terminateur_. + +Xénophane (cité par CICÉRON, _Questions académiques_, Livre IV) va plus +loin. Son opinion est que la Lune est habitée, qu'il s'y trouve en grand +nombre des montagnes et des villes. Une croyance anciennement répandue, +rapportée par Plutarque et Achille Tatius, veut qu'il existe à +l'intérieur de la Lune de vastes cavernes, avec une région peuplée. +D'autres voient dans ce disque brillant un miroir qui nous réfléchit +l'image de la Terre. + +Aristote attache peu d'importance à ces imaginations, que l'on a vu +cependant reparaître jusque chez nos contemporains. Il conclut fort bien +de la succession des phases que la Lune est une sphère exclusivement +éclairée par le Soleil, de la persistance des taches que cette sphère +nous présente toujours la même face. Il cite une occultation de Mars +comme une preuve que cette planète est plus éloignée de nous que la +Lune. + +On doit à Aristarque, qui vécut à Samos de 320 à 250 avant notre ère, +une méthode correcte en théorie, bien que peu pratique, pour évaluer le +rapport des distances de la Lune et du Soleil. Il note qu'au moment de +la quadrature, la Lune doit former le sommet de l'angle droit dans un +triangle rectangle dont les deux autres sommets sont occupés par le +Soleil et la Terre. On peut mesurer l'angle dont la Terre est le sommet, +et par suite construire un triangle semblable. + +Il faut ensuite, pour enregistrer un progrès notable, descendre jusqu'à +l'époque moderne. Galilée paraît avoir eu le premier l'occasion +d'examiner la Lune avec une lunette astronomique, construite de ses +mains. Il acquit aussitôt la conviction de la nature montagneuse du sol. +Ayant remarqué qu'au moment de la quadrature les sommets des montagnes +peuvent rester éclairés jusqu'à une distance du terminateur estimée au +vingtième du rayon, il aperçut dans cette circonstance un moyen de +calculer la hauteur des montagnes lunaires. Les altitudes trouvées par +lui (8km à 9km) sont notablement exagérées. De telles différences de +niveau ne se rencontrent entre points voisins que près du pôle Sud, où +la méthode de Galilée n'est pas applicable. + +[Illustration: Fig. 21. Distribution générale des teintes sur la Lune. +(D'après l'ouvrage intitulé: _Voyage historique dans l'Amérique +méridionale_, par Don GEORGE JUAN et DON ANTOINE DE ULLOA; Amsterdam, +1752.)] + +Par des observations suivies, accompagnées de dessins, Galilée s'assura +que la Lune ne tourne pas vers nous toujours exactement la même face. +Des fuseaux se découvrent et se cachent alternativement sur les bords: +leur largeur totale peut s'élever à 15° au maximum. Il y a une libration +en longitude qui dépend surtout de la position dans l'orbite, une +libration en latitude subordonnée principalement à la latitude de la +Lune et une libration diurne, variant avec la distance au méridien. +Galilée n'a reconnu que les deux dernières. Il a construit une Carte +d'ensemble assez sommaire, où les positions des principaux objets sont +fixées par simple estime. + +Vers la même époque, le P. Scheiner, professeur à Ingoldstadt et connu +surtout par ses observations de taches solaires, exécuta de nombreux +dessins de la Lune. + +Une Carte demeurée fort rare, mais d'une exécution tout à fait +remarquable pour l'époque (1645), est celle de Langrenus, cosmographe du +roi d'Espagne Philippe IV. Il distingue sur notre satellite trois sortes +d'objets: les taches sombres, visibles à l'oeil nu, qu'il appelle des +_mers_: nous y trouvons une Mer autrichienne, un Détroit catholique, +etc. Les espaces brillants qui les séparent sont des _terres_, décorées +de noms allégoriques: Terres de la Paix, de la Vertu, de la Justice. +Nous y rencontrons enfin une multitude de bassins parfaitement +circulaires, où des ombres se forment dès que le Soleil s'incline un peu +sur l'horizon, ce qui indique une grande profondeur. Langrenus les place +sous le patronage de diverses personnes, soit des savants illustres, +soit des souverains. Mais ici la politique intervient trop visiblement, +et c'est à elle qu'il faut s'en prendre si la nomenclature de Langrenus +n'a pas été conservée. Son Philippe IV est devenu Copernic. Louis XIV, +encore bien jeune, s'est vu remplacé par Alphonse, roi de Castille; +Mazarin, qui figure comme satellite à côté d'Anne d'Autriche, a disparu +des Cartes de la Lune, et le pape Innocent X a cédé la place à Ptolémée. +Le mode de dessin des cirques indique qu'ils ont été vus, en général, +éclairés par l'Ouest. Les positions et les grandeurs relatives sont à +peu près aussi exactes qu'on peut l'attendre d'observations faites par +simple estime, sans micromètre (_fig. 22_). + +Dans la légende placée en marge de sa Carte, Langrenus annonce qu'il +tient en réserve une foule d'observations importantes et qu'il se +propose de faire paraître un Atlas représentant 30 phases différentes. +Il ne semble pas que ce projet ait été réalisé. + +[Illustration: Fig. 22. Carte lunaire de Langrenus (1645). (L'auteur a +inscrit dans les angles de cette Carte un résumé des opinions des +principaux philosophes anciens concernant la Lune.)] + +La même année un capucin autrichien, le P. de Rheita, publia un ouvrage +mystique intitulé _Oculus Enoch et Eliæ_, où il réfute diverses opinions +qui avaient cours à cette époque au sujet de la Lune. La carte jointe à +ce livre ne marque pas un progrès en ce qui concerne le détail des +cirques, mais s'attache à la ressemblance générale et à la gradation des +teintes. Rheita porte son attention sur les bandes brillantes qui +divergent de certains points du disque et en donne une explication +optique, d'ailleurs des plus hasardées. + +Deux ans plus tard (1647) paraissait la _Sélénographie_ d'Hévélius, le +célèbre astronome de Dantzick, appelé plus tard en France par Louis XIV. +Sa Carte, qui attribue des noms à 250 objets environ, est plus complète +que celle de Langrenus, mais certainement moins claire et moins +expressive (_fig. 23_). Des dessins spéciaux sont consacrés aux +formations les plus intéressantes. Les hauteurs sont calculées par le +procédé de Galilée, mais avec plus de discernement et de précision. +Hévélius constate l'existence de la libration en longitude et l'attribue +à tort à ce que la Lune serait assujettie à présenter toujours la même +face au centre de l'orbite, alors que la Terre en occupe non le centre, +mais le foyer. Il tente de déterminer l'axe de rotation de la Lune, et +trouve, par une approximation assez grossière, qu'il est perpendiculaire +sur l'écliptique. + +Le P. Riccioli, que nous avons eu à citer à propos des mesures d'arc de +méridien, a eu la bonne fortune de faire adopter une nomenclature +entièrement nouvelle. Les noms des mers sont suggérés par l'influence +présumée de la Lune sur la pluie, la température ou même l'hygiène +publique. Nous voyons apparaître une mer de la Sérénité et un océan des +Tempêtes, une mer des Crises et une mer des Vapeurs, une mer des Humeurs +et un golfe de la Rosée. Les massifs saillants qui bordent les mers +reçoivent les noms de montagnes terrestres: les Apennins, les Alpes, le +Caucase, les Pyrénées. Pour les cirques, Riccioli donne avec raison aux +astronomes éminents la préférence sur les hommes politiques que +Langrenus avait fait figurer en première ligne. Il attribue les objets +les plus marquants et les mieux isolés aux philosophes anciens, Platon, +Aristote, Archimède, Ératosthène, Hipparque, Ptolémée. Parmi les +modernes, Copernic, Tycho Brahé, Kepler, Gassendi sont les mieux +partagés. Les amis ou les confrères de Riccioli n'ont pas davantage lieu +de se plaindre. Restent les astronomes qui n'étaient pas dans les bonnes +grâces de l'auteur ou qui avaient le malheur de n'être pas nés à cette +époque. Ils trouveront les meilleures places prises, et devront se +contenter de formations secondaires ou difficiles à identifier. Mais ce +manque de justice distributive était à peu près inévitable. On ne +pourrait plus guère apporter un changement radical à la nomenclature de +Riccioli, quelque peu complétée par la suite, sans risquer de produire +une grande confusion. En ce qui concerne le calcul des positions et des +hauteurs, et généralement la topographie, la Carte de Riccioli, exécutée +en collaboration avec Grimaldi, marque peu de progrès sur celles de +Langrenus et d'Hévélius. + +[Illustration: Fig. 23. Carte lunaire d'Hévélius (1645). (Les deux +cercles représentent les limites de la libration en latitude. On +remarquera qu'il y a fort peu de détails nets dans les fuseaux rendus +alternativement visibles par la libration.)] + +Il en est autrement des recherches de Newton, qui ouvrent dans plusieurs +directions des voies essentiellement nouvelles. Dès 1676, dans une +lettre à Mercator, il donne la vraie cause de la libration en longitude, +résultant de l'excentricité de l'orbite lunaire, combinée avec +l'uniformité du mouvement de rotation. Le livre des _Principes_, publié +en 1687, emprunte au mouvement de la Lune les exemples les plus décisifs +en faveur de la loi de la gravitation universelle. Newton y explique +géométriquement la révolution des noeds de l'orbite en 18 ans 2/3 et la +rattache à l'action perturbatrice du Soleil. Il rend compte aussi des +principales inégalités en longitude, mais, comme Hévélius, croit que +l'axe de rotation de la Lune est perpendiculaire à l'écliptique. Le fait +que la Lune nous présente toujours la même face est pour lui un indice +que le globe lunaire doit être allongé dans la direction de la Terre. +Mais il n'y a aucune probabilité, en dehors de conditions initiales très +particulières, pour que cet état de choses ait toujours été réalisé. On +doit s'attendre à ce que notre satellite exécute des oscillations autour +de cette position d'équilibre relatif. Sa vitesse de rotation n'est donc +pas exactement uniforme, et la libration optique ou apparente, en +longitude, doit être compliquée d'une libration réelle. L'importance de +cette libration n'est pas indiquée par la théorie de Newton. Jusqu'à +présent, il n'a pas été possible de la mettre en évidence par +l'observation, non plus que l'allongement du globe lunaire vers la +Terre. On n'a d'ailleurs pas constaté davantage un aplatissement suivant +la ligne des pôles. Le méridien ne présente, par rapport à la forme +circulaire, que des inégalités purement accidentelles. Cette +circonstance était à prévoir d'après la théorie de Clairaut. Les limites +φ/2 et 5φ/4 sont ici 600 fois plus petites environ que pour la Terre. +Même dans l'hypothèse de l'homogénéité, qui serait la plus favorable, on +n'entrevoit aucune chance de constater l'aplatissement. + +Peu d'années après la publication du livre des _Principes_, les lois +exactes de la libration de la Lune étaient découvertes par Dominique +Cassini (1693). Ces lois sont les suivantes: + +1° La Lune tourne autour d'un axe dont les pôles sont fixes à sa +surface. Ce mouvement est uniforme; sa période est égale à une +révolution sidérale de la Lune. + +2° L'axe de rotation est incliné d'un angle constant et différent de 90° +sur l'écliptique. + +3° L'axe de l'écliptique, l'axe de rotation et l'axe de l'orbite sont +constamment parallèles à un même plan. + +On notera que, si la première loi n'était pas rigoureuse, toutes les +parties de la surface de la Lune deviendraient visibles à la longue. Ces +règles étant admises, on peut prédire l'aspect du disque pour une époque +quelconque et ramener toutes les configurations observées à un état de +libration moyenne. On prend pour origine des latitudes l'équateur, pour +origine des longitudes le méridien, fixe sur la surface de la Lune, qui +jouit de la propriété de s'écarter de quantités égales de part et +d'autre du centre apparent. + +Cassini avait publié antérieurement (1680) une Carte de la Lune plus +complète que celle d'Hévélius. Il aurait pu, par l'application des lois +qu'il avait posées, donner à cette Carte une base mathématique. Ce +travail ne fut accompli que beaucoup plus tard par Tobie Mayer, +astronome de Goettingue (1748). A la valeur 2° 30' donnée par Cassini +pour l'inclinaison de l'équateur sur l'écliptique, il substitua la +valeur beaucoup plus exacte 1° 29'. Le chiffre adopté aujourd'hui est 1° +31'. La Carte de Tobie Mayer est la première où l'on se soit conformé à +l'orientation apparente dans les lunettes. + +William Herschel porta son attention de 1777 à 1779 sur la topographie +de la Lune. On lui doit une série de mesures de la hauteur des +montagnes. Ses résultats sont bien plus faibles que ceux des +observateurs qui l'ont précédé ou suivi. Selon lui, la hauteur des +montagnes excéderait rarement 1000m. Il est probable que Herschel +considérait comme la surface véritable de la Lune celle des plateaux qui +séparent les cirques et qu'il évaluait la différence d'altitude entre le +bourrelet des cirques et le plateau extérieur. On trouve des chiffres +beaucoup plus forts quand on compare le rebord d'un cirque à la plaine +intérieure, ou le fond d'une mer aux montagnes qui en forment la limite. + +Herschel a cru, à diverses reprises, apercevoir des volcans en activité +dans la partie obscure de la Lune. Ailleurs, il considère comme très +probable, sinon certain, que la Lune est habitée. Ni dans un cas ni dans +l'autre, ses observations ou ses raisonnements ne sont présentés sous +une forme qui entraîne la conviction. + +Le premier essai de topographie vraiment détaillée est dû à Schröter. +Ses observations, commencées à Lilienthal en 1784, ont abouti à la +publication de deux volumes de _Selenotopographische Fragmente_, parus +en 1791 et 1802. Jamais avant lui on n'avait appliqué à ce genre de +recherches des instruments aussi puissants. L'un de ses télescopes avait +19 pouces d'ouverture. Schröter n'a point donné de Carte d'ensemble, +mais une multitude de dessins partiels relatifs à des phases diverses. +Dans ce travail, accompli avec beaucoup de persévérance, il eut +l'occasion d'enrichir la nomenclature et de signaler de nombreux détails +restés inaperçus avant lui. Son titre le mieux caractérisé est d'avoir +inauguré une méthode nouvelle pour l'évaluation des hauteurs des +montagnes. Elle repose sur la mesure micrométrique de l'ombre projetée, +combinée avec le calcul de la hauteur du Soleil pour le point qui est +l'origine de l'ombre. Ce procédé, plus précis que la mesure de la +distance au terminateur, est applicable dans des cas moins limités. +Toutefois il est encore fréquent qu'il tombe en défaut, et il ne fournit +jamais que des différences entre le sommet d'une montagne et une plaine +voisine. + +Schröter observa, non sans surprise, des divergences manifestes entre +ses dessins d'une même région, effectués à des époques différentes. Dans +un grand nombre de cas, il fut amené à conclure que des changements +réels s'étaient accomplis sur notre satellite. Mais ces conclusions +n'ont pas été acceptées par la généralité des astronomes. Ils estiment +ou bien que Schröter n'a pas suffisamment tenu compte des apparences +occasionnées par le changement des positions relatives de la Terre, du +Soleil et de la Lune, ou bien, dans les cas de divergence certaine, que +l'état ancien n'était pas établi par un ensemble suffisant de +témoignages. + +Pour affirmer qu'il y a eu modification physique, il serait évidemment +désirable d'avoir des Cartes lunaires établies par une méthode vraiment +rigoureuse, c'est-à-dire reposant sur la triangulation d'un certain +nombre de signaux bien choisis. Par des contrôles répétés, on peut +assigner une limite supérieure à l'erreur possible d'un réseau +géodésique; et, si l'un des sommets vient à se déplacer d'une quantité +supérieure à cette limite, la Carte est un témoin irrécusable qui peut +attester la réalité du déplacement. Quand le réseau est suffisamment +serré, les déplacements du même ordre qui se produisent dans l'intérieur +des mailles peuvent être établis avec une certitude équivalente. Les +points du premier ordre de la Carte de France, par exemple, ne +comportent que quelques décimètres d'erreur. + +Nous n'en sommes pas là pour la Lune: les positions sélénographiques y +sont facilement en erreur de 30' près des bords, de 5' à 10' dans la +partie centrale. Cela tient à deux causes: 1° l'incertitude des éléments +de la libration, qui affecte le passage de la configuration apparente à +la configuration moyenne; 2° l'absence d'objets géométriquement définis, +analogues aux signaux artificiels des géodésiens. Nulle part nous +n'observons de points lumineux invariablement liés à la surface; pas +davantage d'arêtes vives, dont l'intersection soit définie +indépendamment de l'éclairement solaire. + +Pour combler la première lacune, il suffit à la rigueur d'avoir un seul +signal bien défini, et d'observer avec la persévérance nécessaire sa +situation par rapport au centre apparent du disque. Arago, Bouvard et +Nicollet ont fait dans ce but, de 1806 à 1818, d'importantes séries de +mesures micrométriques. L'objet choisi était le pic central du cirque +Manilius. Ce choix n'était pas le plus heureux qu'on pût faire. Le +sommet de ce pic est arrondi, peut-être multiple, et il est probable que +ce n'est pas toujours le même point que l'on adopte pour sommet quand +l'éclairement change. Depuis, Schlüter, Wichmann, M. Franz ont exécuté +avec l'héliomètre des séries analogues en prenant pour point fondamental +le centre du petit cratère Moesting A, bien circulaire et très net. On +ne doit pas se flatter cependant que l'appréciation du centre soit tout +à fait indépendante de la phase, et l'on peut regretter aussi qu'aucune +de ces séries de mesures n'embrasse un intervalle équivalent à la moitié +de la révolution des noeuds de la Lune. Jusqu'ici, ces opérations +confirment l'exactitude des lois de Cassini et n'indiquent aucune +libration réelle venant s'ajouter à la libration optique. Elles +permettent de regarder l'origine des coordonnées lunaires comme fixée à +la surface du globe avec une approximation de quelques secondes d'arc. +(On se rappellera que l'arc de 1" équivaut à peu près à 2km.) Il est +probable que cette incertitude sera bientôt restreinte, dans une +proportion notable, par l'emploi des documents photographiques. MM. +Franz, Hayn, Saunder ont entrepris dans ce but des travaux qui ne sont +pas encore complètement publiés. Quant à présent, la base de la +Sélénographie mathématique est encore la triangulation exécutée en 1824 +par Lohrmann, complétée de 1830 à 1837 par Beer et Mädler. Ces deux +derniers auteurs ont donné une Carte complète à l'échelle de 1m environ +pour le diamètre de la Lune, avec une description topographique très +soignée. Chaque fois qu'ils se sont trouvés en désaccord avec leurs +prédécesseurs, ils ont examiné les origines du conflit, et toujours ils +sont arrivés à la conclusion que les anciens documents devaient être +tenus pour suspects et que la réalité du changement présumé était fort +douteuse. + +La seule opération graphique, étendue à l'ensemble de la Lune, qui ait +marqué un progrès sur l'ouvrage de Beer et Mädler, est la Carte de J. +Schmidt, directeur de l'Observatoire d'Athènes. Cette Carte, reposant +sur des observations faites de 1848 à 1874 et dressée à l'échelle de +1m,80 pour le diamètre lunaire, est sans rivale pour la clarté du dessin +et l'abondance des détails. On doit reconnaître toutefois qu'elle a +souvent le caractère d'une interprétation discutable et ne peut +prétendre à la ressemblance, puisqu'elle ne se rapporte à aucun +éclairement déterminé. Les inclinaisons du sol, les teintes des objets, +leur importance relative seront très souvent mal appréciées à +l'inspection de la Carte seule (_fig. 24_). + +En l'absence d'ombres, de cotes ou de lignes de niveau, on ne peut +évidemment espérer donner une idée correcte du relief. De même que +Mädler, Schmidt s'est servi de hachures, mais sans pouvoir les établir +dans une relation déterminée avec la pente. On a tenté de sortir de +cette difficulté par une autre voie. Il est possible de construire par +tâtonnements un modèle en plâtre qui, sous diverses incidences de +lumière, donne la même série d'apparences qu'un paysage lunaire dans les +phases successives. Cette méthode laborieuse a été appliquée par Nasmyth +et Carpenter. Elle donne des images très nettes, très expressives, mais +qui ne portent pas leur contrôle avec elles et qui, par suite, ne +doivent être consultées qu'avec une certaine défiance. Elles ne +sauraient remplacer l'ensemble des dessins qui ont servi à les +construire, car elles font intervenir certaines propriétés physiques de +la substance employée, et, dans une plus large mesure, la personnalité +de l'opérateur. On peut encore espérer qu'un dessinateur consciencieux +ne figurera rien dont il ne soit sûr. Le mouleur le plus habile +introduira fatalement des détails qui n'existent pas. + +[Illustration: Fig. 24. Fragment de la Carte lunaire de Schmidt. (Le +plus grand cirque figuré ici est Archimède; au-dessus se déploie en +éventail le massif des Apennins.--Comparer avec la représentation +photographique de la même région, _fig. 36._)] + +En dehors de ces travaux d'ensemble, de nombreux observateurs se sont +livrés à des études topographiques de détail. Mais on doit avouer que +presque toujours leurs dessins supportent, moins bien que la Carte de +Schmidt, la comparaison avec les photographies modernes. Il semble qu'à +la longue le désir de montrer tout ce qui peut se voir l'emporte +toujours sur le scrupule de ne figurer que ce que l'on a vu avec +certitude. Malgré tout le labeur et l'habileté dépensés dans cette +direction, il est ordinairement impossible de réconcilier ensemble les +dessins de source différente et l'on arrive à la conviction que des +changements apparents considérables peuvent se manifester sans qu'il y +ait lieu de conclure à des variations réelles. De plus, la +représentation graphique d'un site un peu complexe ne se rapporte jamais +à une phase bien définie, car le temps nécessaire à l'exécution suffit +pour faire varier la place et l'étendue des ombres. + +Déjà Riccioli avait été amené à penser qu'aucune altération permanente +ne se produit plus à la surface de la Lune, que celle-ci est totalement +aride et inhabitable. + +Hévélius et Herschel inclinent à l'opinion contraire. Cassini cite des +exemples de nuages et de points lumineux temporaires. + +Schröter et Gruithuisen, astronome de Münich, relèvent nombre d'objets +facilement visibles, omis sur les Cartes anciennes. Ils croient pouvoir +en inférer que ces objets sont des formations modernes. + +Beer et Mädler repoussent cette conclusion. L'enquête à laquelle ils se +sont livrés, dans presque tous les cas signalés, leur a montré que les +sélénographes du XVIIe siècle n'ont poussé assez loin ni l'exactitude +générale, ni le souci du détail. Deux documents de cette époque ne +s'accordent pas mieux entre eux qu'avec les documents modernes. En +somme, la permanence est plus probable, sauf deux ou trois points où le +doute reste permis. Mais Beer et Mädler, par le caractère uniforme et +compréhensif de leur travail, donnent une base plus solide aux +discussions futures. Aucun objet net et étendu n'a pu leur échapper, pas +plus qu'aux photographies modernes. + +Parmi les points signalés par Schröter, comme offrant une apparence +fugitive et changeante, se trouvent deux petits cirques voisins, +perceptibles sans difficulté dans les petits instruments. Ces deux +orifices, connus aujourd'hui sous les noms de _Messier_ et _Messier A_, +se trouvent dans la mer de la Fécondité. Du côté de l'Est s'en échappe +une double traînée lumineuse, rectiligne, qui simule fort bien une queue +de comète (_fig. 28_ et _29_). + +Beer et Mädler, désireux de contrôler l'observation de Schröter, +reviennent sur Messier chaque fois qu'ils en rencontrent l'occasion. Ce +qui les frappe surtout, c'est la ressemblance absolue, on pourrait dire +l'identité d'aspect des deux cirques. Voici, sur ce sujet, leurs propres +paroles: «Près de ce cirque d'éclat 7°, de 16km de diamètre, se trouve à +l'Est un cirque entièrement semblable sous tous les rapports. Diamètre, +forme, hauteur et profondeur, teinte de l'intérieur, même la position de +quelques sommets sur le rempart, tout s'accorde de telle façon qu'il +doit y avoir là un jeu bien singulier du hasard ou l'intervention de +quelque loi encore inconnue de la nature.... Messier est probablement +cet objet que Schröter (Part. II, § 688) incline à considérer comme une +apparition lumineuse accidentelle. Nous pouvons assurer que, depuis +1829, dans plus de trois cents occasions, aussi souvent que cette région +était bien visible, nous l'avons toujours vue telle que nous l'avons +décrite, alors qu'avec une apparence aussi précise, même le plus léger +changement de grandeur de forme ou de teinte aurait dû se faire +remarquer, et que l'observation de Schröter nous engageait à étudier +attentivement cette localité.» + +Bientôt après, en 1842, Gruithuisen nota que les deux cirques ne +paraissaient plus égaux. Webb répéta l'observation en 1855 et en fit +ressortir toute l'importance. Cette inégalité, qui avait pu échapper si +longtemps à l'attention d'observateurs habiles et persévérants, était +devenue très apparente dans une médiocre lunette. Il est aujourd'hui +facile de l'enregistrer par la Photographie. Sous un éclairement +oblique, Messier se montre toujours plus petit et moins net que Messier +A, le premier étant aplati dans le sens du méridien, le second plus +développé en latitude. C'est seulement pendant quelques jours chaque +mois que les deux cirques, sous un éclairement presque normal, +apparaissent comme deux taches lumineuses égales. Il est contraire à +toute vraisemblance que Beer et Mädler aient limité leur examen à cette +courte période notoirement défavorable pour l'appréciation des formes. +Il y a donc lieu de conclure qu'il s'est produit un changement +intrinsèque et définitif, mais nous ne voyons pas de raison suffisante +pour admettre, avec M. W.-H. Pickering, qu'il y a variation périodique. +Ces deux cirques sont, comme beaucoup d'autres, enveloppés chacun d'une +auréole claire, à peu près circulaire. Ces auréoles échappent souvent à +la vue, soit parce qu'elles ne forment pas un contraste suffisant avec +un fond déjà très lumineux, soit parce que leur teinte propre ne se +développe pas dans un éclairement déjà très oblique. Près du lever ou du +coucher du Soleil, c'est le relief du bourrelet qui détermine l'étendue +apparente du cirque. Quand le Soleil approche du méridien, on ne voit +plus que l'auréole, et c'est par elle que l'on apprécie l'importance de +la formation. Les deux orifices de Messier sont inégaux, les deux +auréoles sont égales: de là la diversité des jugements. + +Nous renverrons aux Ouvrages spéciaux pour la discussion des cas +analogues. Celui que nous avons choisi comme exemple est le plus +frappant, parce que, dans aucun autre, la différence entre l'état +initial et l'état actuel n'est attestée par autant de témoignages +concordants. Si réellement des changements de cet ordre se produisent +encore, ils ne peuvent manquer d'être mis en lumière un jour ou l'autre +par la comparaison des documents photographiques. Désormais, c'est à +cette nouvelle source d'informations que nous aurons recours; mais, pour +l'interpréter plus sûrement, il sera utile que nous empruntions à la +Mécanique céleste et à la Physique quelques données sur les derniers +états que notre satellite a traversés avant de parvenir à sa +configuration actuelle et sur les forces qui peuvent régner à sa +surface. + + + + +CHAPITRE IX. + +LA GENÈSE DU GLOBE LUNAIRE ET LES CONDITIONS PHYSIQUES +A SA SURFACE. + + +On connaît la conception séduisante par laquelle Laplace a tenté de +résumer dans ses grandes lignes la formation du système solaire. +Présentée par l'illustre auteur, «avec la défiance que doit inspirer +tout ce qui n'est pas un résultat de l'observation ou du calcul», +l'hypothèse nébulaire prend plus de précision et de consistance à mesure +que l'on considère des époques plus rapprochées de la nôtre, des états +plus voisins de l'état actuel. Elle est capable, en particulier, de +fournir des indications précieuses si on l'applique au système restreint +formé par la Terre et la Lune, et dans lequel le Soleil intervient comme +agent de perturbation. + +L'état primitif nous est absolument inconnu et celui dont Laplace est +parti ne représente pas même ici une approximation vraisemblable. La +marche rationnelle serait donc la suivante: partir de l'état actuel, +introduire comme fonctions du temps les principaux éléments du système, +volumes, densités, durées de rotation et de révolution; former les +équations différentielles dont ces fonctions dépendent; les intégrer au +moins approximativement; dans les intégrales, donner au temps des +valeurs positives ou négatives, suivant que l'on veut prévoir l'avenir +ou reconstituer le passé. + +Ce programme, pris à la lettre, dépasse encore les ressources de +l'Analyse. Il faut le modifier en partant d'un état fictif, aussi voisin +que possible de l'état actuel, mais choisi de manière à faciliter le +calcul. On peut espérer obtenir ainsi au moins un aperçu de la manière +dont les choses se sont passées. La tentative la plus heureuse qui ait +été faite dans ce sens est celle de M. G.-H. Darwin, dont les Mémoires +ont paru dans les _Philosophical Transactions_. Nous allons essayer de +résumer ici les conclusions du plus important[10]. + +[Note 10: G.-H. DARWIN, _On the precession of a viscous spheroïd and on +the remote history of the Earth_ (_Phil. Trans._, vol. CLXX, 1879).] + +M. Darwin suppose la Terre et la Lune encore fluides et homogènes, la +viscosité constante, le plan de l'orbite lunaire en coïncidence avec le +plan de l'écliptique. Les autres éléments, partant de leurs valeurs +actuelles, vont varier, et la principale cause de cette variation sera +le frottement des marées. + +[Illustration: Fig. 25.] + +On comprend sans peine l'origine de ce frottement (_fig. 25_). Si une +planète P tourne dans le sens direct, en présence d'un autre corps C, +l'attraction de ce corps va provoquer la formation d'un bourrelet +saillant _b_, situé du côté de C. Le mouvement diurne, supposé plus +rapide que le mouvement de révolution, emporte ce bourrelet vers l'Est, +mais l'attraction du corps C tend à le ramener sur la ligne PC. Le +bourrelet liquide est donc constamment traîné sur la planète et agit +comme un frein pour éteindre la vitesse de rotation. L'action continue +dans le même sens tant que la durée de la révolution sidérale (que l'on +peut appeler _mois_) surpasse celle de la rotation diurne (que l'on peut +appeler _jour_). L'action s'arrête, en même temps que les marées, quand +le mois est devenu égal au jour, et la planète P prend, d'une façon +permanente, une forme allongée dans la direction PC. + +Ainsi l'action de la Terre a réalisé pour la Lune cette égalité, +enfermée dans la première loi de Cassini. On peut se demander pourquoi +l'effet correspondant ne s'est pas produit pour la Terre, et pourquoi +notre jour sidéral n'est pas devenu égal à la révolution sidérale de la +Lune. Mais il est facile de voir qu'entre notre globe et son satellite +la partie était loin d'être égale. La Terre, plus volumineuse, provoque +sur la Lune des marées bien plus fortes. Le frein mis en jeu, agissant +sur une masse moindre, est plus efficace. La Terre agit 12000 fois plus +vite pour ralentir la rotation de la Lune que la Lune pour ralentir la +rotation de la Terre. + +Ce phénomène a des répercussions qui n'apparaissent pas à première vue, +mais dont le calcul démontre la nécessité. L'énergie cinétique disparue +dans le ralentissement de la rotation de la planète P doit +inévitablement se retrouver quelque part. Il y a, en effet, échauffement +de la planète P, ou atténuation du refroidissement si celle-ci rayonne +vers l'espace. Mais ce n'est pas tout: le bourrelet _b_ attirant la +planète C du côté où déjà elle tend à se mouvoir, augmente sa vitesse +linéaire et la fait sortir de son orbite relative. A cette augmentation +de distance correspond un ralentissement dans le mouvement angulaire. En +somme, si nous considérons l'effet des marées terrestres, il y a +transport d'énergie cinétique du mouvement diurne de la Terre au +mouvement orbital de la Lune. + +A côté de cette répercussion réelle, il peut s'en produire une autre qui +n'est qu'apparente. Nos procédés de mesure du temps sont fondés sur la +constance présumée du jour sidéral. Si la rotation de la Terre se +ralentit, le jour sidéral s'allonge. Les phénomènes mesurés avec cette +unité deviennent en apparence plus rapides. C'est le cas pour le +mouvement angulaire de la Lune qui subirait une accélération apparente +supérieure, comme M. Darwin le démontre, à son ralentissement réel. + +Ces résultats subsistent pour toutes les hypothèses vraisemblables sur +la viscosité. Si l'on supposait, au contraire, la masse de la Terre +solide et parfaitement élastique, on trouverait pour le moyen mouvement +de la Lune une accélération réelle de 3",5 et pour le jour sidéral une +durée presque invariable. + +Les conclusions de M. Darwin sont résumées dans le Tableau suivant, qui +nous retrace à grands traits, pour une période de 56 millions d'années +en remontant dans le passé, l'histoire de la Terre et de son satellite: + +Colonnes: +A: Temps (--t) en années. +B: Jour sidéral en heures de temps moyen. +C: Révolution sidérale en jours moyens. +D: Obliquité de l'écliptique. +E: Inverse de l'ellipticité. +F: Distance de la Terre à la Lune en rayons terrestres. +G: Chaleur engendrés en degrés Farenheit. + + États A B C D E F G + h m j ° ' ° +État initial 0 23.56 27.32 23.28 232 60,4 0 +I 46 300 000 15.30 18.62 20.40 96 46,8 225 +II 56 600 000 9.55 8.17 17.20 40 27,0 760 +III 56 800 000 7.50 3.59 15.30 25 15,6 1300 +IV 56 810 000 6.45 1.58 14.25 18 9,0 1760 + +On voit qu'une transformation très profonde s'accomplit dans un temps +relativement court à partir de l'époque _t_ = -56 600 000. En remontant +vers cette époque, on assiste à une diminution de plus en plus rapide du +jour, du mois et de l'obliquité. Cela tient à ce que, la Lune se +rapprochant de la Terre, la force retardatrice des marées augmente +énormément. Il est vrai qu'avec une rotation plus rapide la production +des marées serait plus fortement entravée par le frottement intérieur, +ce qui fait, jusqu'à un certain point, compensation. + +En prolongeant ce Tableau, on arriverait à l'époque où la Terre et la +Lune étaient confondues ensemble. La méthode de calcul de M. Darwin ne +peut plus servir de guide dans le détail, lorsqu'on approche de cette +limite. Toutefois le principe de la conservation des aires montre que, +au moment où la Lune s'est séparée de la Terre, le mois et le jour +avaient pour valeur commune 5h 36m. La séparation a pu être provoquée +par l'action des marées solaires combinées avec la force centrifuge. On +peut imaginer des circonstances où ces marées auraient acquis une très +grande intensité, par exemple si la marée solaire semi-diurne avait à +peu près même période que l'oscillation libre du sphéroïde. Ce ne serait +pas alors un anneau qui se détacherait, mais une excroissance. Sa +séparation serait accompagnée d'une rupture d'équilibre et de +fluctuations violentes. La mise en liberté d'un anneau complet serait +plus conforme à l'esprit général de l'hypothèse de Laplace, mais le +passage de cet anneau à un satellite unique soulève, de l'aveu de tous +les géomètres qui se sont occupés de la question, de très grandes +difficultés mécaniques. + +Si l'on considère la Lune comme rassemblée en un globe unique aussitôt +après sa séparation (c'est l'hypothèse que préfère M. Darwin), le mois +augmente dès le début un peu plus vite que le jour, et l'influence +réciproque des marées intervient pour allonger l'un et l'autre, tout en +éloignant la Lune de la Terre. La chaleur développée par le passage de +la Terre de la durée de rotation primitive (5h 36m) à la durée de +rotation actuelle (23h 56m) suffirait, si elle était appliquée d'un seul +coup, pour élever la température de la Terre de 3000° Farenheit. Mais il +va de soi que la plus grande partie de cette chaleur a dû se dissiper +dans l'espace. + +Peut-on supposer qu'une partie de l'évolution qui vient d'être décrite +rentre dans les temps géologiques? Cela est possible si l'on admet avec +M. Darwin qu'un globe visqueux, même recouvert d'une croûte mince, est +susceptible d'éprouver des marées à courte période comme si la fluidité +était parfaite. L'alternance plus rapide des jours et des nuits devait +donner plus d'énergie aux vents, aux courants marins, aux cyclones, +accélérer le travail des eaux à la surface. Cela est conforme à ce que +nous savons des transformations de l'époque quaternaire, où les cours +d'eau, plus volumineux qu'aujourd'hui, travaillaient plus efficacement +au creusement de leurs vallées. + +Le frottement des marées a cessé de se produire pour la Lune par suite +de l'égalité établie entre la durée de rotation et la durée de +révolution. Mais il doit être encore sensible pour la Terre. Cette +action retardatrice peut rendre compte, pour une part, de l'accélération +séculaire apparente du mouvement de la Lune en longitude. Comme elle +agit surtout sur l'équateur terrestre, elle tend à produire sur notre +globe une sorte de torsion, avec plissement superficiel. M. Darwin a +cherché à prévoir dans un second Mémoire (_Phil. Trans._, Vol. CLXX, +1879) la forme théorique de ces plis. Le dessin donné n'a pas une +relation bien apparente avec la figure des continents ni avec le tracé +des chaînes de montagnes. + + +_De la forme de la Lune._--La rotation de la Lune sur elle-même est +lente; la force centrifuge à l'équateur n'est qu'une fraction +insignifiante de la pesanteur. Si donc la Lune n'était pas en présence +de la Terre, elle pourrait, étant considérée comme une masse fluide et +homogène, être en équilibre sous la forme d'un ellipsoïde de révolution +très peu aplati. + +Mais l'attraction de la Terre à la surface de la Lune n'est pas +insensible par rapport à celle de la Lune elle-même; d'où +l'impossibilité que le globe lunaire soit de révolution. Quand les +durées de rotation et de révolution sont devenues égales, le bourrelet +des marées prend sur la Lune une position fixe; il est constamment +orienté vers la Terre, avec une oscillation limitée correspondant à la +libration en longitude. Du jour où la solidification complète +intervient, nous devons avoir une figure ovoïde, l'allongement le plus +prononcé ayant lieu dans la direction de notre globe. + +Le problème, considéré dans toute sa généralité, est d'un traitement +mathématique trop pénible. On le réduit, pour la facilité du calcul, aux +termes suivants (TISSERAND, _Mécanique céleste_, t. II, p. 110): + +_Trouver la figure d'équilibre d'une masse fluide, homogène, animée d'un +mouvement de rotation uniforme autour d'un axe fixe_ O_x passant par son +centre de gravité_ O. _Toutes les molécules de la masse fluide +s'attirent mutuellement suivant la loi de Newton et sont soumises en +outre à l'attraction d'un centre éloigné_ C _situé dans le plan de +l'équateur. On suppose qu'en vertu de celle dernière force le point_ O +_décrit un cercle ayant son centre en_ C _et que la durée de la +révolution est égale à celle de la rotation de la masse fluide autour de +_ O_x._ + + +La question étant ainsi précisée, on trouve comme figure d'équilibre un +ellipsoïde à trois axes inégaux. L'axe de rotation est le plus petit; +l'axe dirigé vers la Terre est le plus grand. L'aplatissement de la +section orientée vers la Terre est quatre fois plus grand que celui de +la section perpendiculaire. Ces aplatissements sont d'ailleurs faibles, +respectivement égaux à 375/(10<exp>7) et 94/(10<exp>7). La différence des +rayons extrêmes pourrait aller à 60m. C'est dire qu'il y a peu d'espoir +de la mettre en évidence par des mesures micrométriques. + +Il est probable que ces résultats seraient peu modifiés si l'on +supposait la Lune hétérogène, avec densité croissante de la surface au +centre. La densité moyenne de la Lune surpasse à peine 3, et il est à +croire, par suite, qu'elle est plus homogène que la Terre: ses matériaux +ont dû être empruntés aux couches superficielles et peu denses de notre +globe. + + +_Indications fournies par la théorie de la libration._--On peut former +les équations du mouvement de la Lune autour de son centre de gravité en +ayant égard à l'attraction mutuelle de ses diverses parties et à +l'attraction de la Terre. L'action perturbatrice du Soleil a peu +d'importance. + +De ce que les pôles se déplacent peu à la surface, il résulte que l'axe +de rotation reste voisin de l'un des axes principaux d'inertie. Par +suite un autre axe principal d'inertie fait constamment un axe très +petit avec le rayon vecteur mené du centre de la Lune à la position +moyenne de la Terre. + +Le calcul montre que les deux principales lois de Cassini (constance de +l'inclinaison de l'axe de rotation sur l'écliptique, coïncidence des +noeuds de l'équateur et de l'orbite sur l'écliptique) sont liées +ensemble. Chacune peut être regardée comme la conséquence de l'autre. + +La fixité de l'axe de rotation dans l'intérieur de la Lune n'a pas un +caractère nécessaire. Elle dépend des conditions initiales. D'après +Poisson, l'axe de rotation décrit à l'intérieur de la Lune un cône de +révolution. D'après un calcul plus exact, dû à Charles Simon, l'axe de +rotation oscille dans un plan principal. En pratique, la distinction n'a +pas beaucoup d'importance. Les excursions de l'axe de rotation sont +certainement périodiques et toujours petites. Jusqu'à présent +l'observation ne les a pas mises en évidence. + + +_Désaccord entre la théorie de l'équilibre d'une masse fluide homogène +et la théorie de la libration._--La première théorie donne, comme nous +l'avons vu, pour l'aplatissement de la section principale la plus +déformée 375 x (10<exp>7). La théorie de la libration donne pour +l'aplatissement de cette même section (toujours dans l'hypothèse de +l'homogénéité) 614 x (10<exp>-6), valeur seize fois plus forte. + +On ne doit pas se flatter de rétablir l'accord en tenant compte de ce +que la Lune n'est pas homogène. La discordance devient encore plus +grande si l'on suppose, comme il est naturel, que la densité croisse de +la surface au centre. + +On doit en conclure que la figure actuelle de la Lune ne répond pas aux +conditions d'équilibre d'une masse fluide. Notre satellite a dû se +déformer d'une manière sensible depuis que sa surface s'est solidifiée, +et cette déformation s'est répercutée sur les constantes de la +libration. + + +_De l'allongement actuel de la Lune vers la Terre._--Hansen et J. +Herschel ont admis que la Lune, en raison de sa constitution hétérogène, +pouvait présenter un allongement vers la Terre, supérieur même à celui +qu'indique la théorie de la libration, et qui comporte une différence de +1km entre les rayons extrêmes. + +Ils ont aussi considéré comme possible une dissymétrie extérieure entre +les deux hémisphères, dissymétrie compensée par la distribution des +masses intérieures de manière à respecter l'isostase. Si l'hémisphère +qui nous fait face est beaucoup plus renflé que l'autre, il forme une +vaste excroissance montagneuse privée d'air et d'eau. L'atmosphère et +les mers seraient reléguées sur l'hémisphère invisible. Cette +dissymétrie contribuerait évidemment à maintenir le grand axe de la Lune +dirigé vers la Terre. + +Porté à un certain degré, le renflement pourrait être mis en évidence +par l'étude de la libration. En effet, pour un même déplacement +angulaire autour d'un axe perpendiculaire à la ligne de visée, les +points du centre du disque éprouveraient un déplacement apparent plus +grand que les points voisins des bords, même si l'on suppose la Lune +sphérique. Et, si on la suppose allongée vers la Terre, le déplacement +relatif des points voisins du centre se trouve encore augmenté. + +Sur le conseil de Hansen, Gussew a entrepris d'étudier à ce point de vue +deux photographies de Warren de la Rue. Son travail (_Bulletin de +l'Académie de Saint-Pétersbourg_, 14 octobre 1859) conclut à un +allongement énorme 0,055. Ce résultat, bien qu'ayant obtenu +l'assentiment de Hansen, n'a pas été admis en général par les +astronomes. + +Récemment M. Franz (_Observations de Königsberg_, Vol. XXXVIII) a repris +la discussion des mesures de Gussew, et montré qu'elles ne justifient +pas ses conclusions. M. Franz a mesuré micrométriquement, dans le même +but, cinq clichés de l'Observatoire Lick, et il a trouvé que +l'allongement vers la Terre est insensible. + + +_De l'atmosphère de la Lune._--Au moment de la séparation de la Terre et +de la Lune l'attraction prépondérante du globe le plus gros a dû ne +laisser au plus petit qu'une faible fraction de l'atmosphère totale. Il +est vrai que cette atmosphère pouvait être alors beaucoup plus +importante qu'aujourd'hui. + +En fait l'atmosphère de la Lune a maintenant une densité extrêmement +faible. Le bord du Soleil n'éprouve ni affaiblissement ni déformation au +voisinage du bord de la Lune dans les éclipses. Le spectre visible de la +Lune est le même que celui de la lumière solaire reçue directement, et +les raies d'origine atmosphérique ne s'y montrent pas plus intenses. + +Le critérium qui semble devoir offrir la sensibilité la plus grande est +fourni par les occultations d'étoiles. A l'entrée et à la sortie, dans +une occultation centrale, l'étoile doit paraître déviée, en des sens +contraires, d'un arc égal au double de la réfraction horizontale à la +surface de la Lune. Or la réfraction horizontale atteint sur la Terre +30' à 35'. + +D'autre part, la présence d'une atmosphère augmente le rayon apparent de +l'astre dans une mesure qui dépend à la fois de la densité de +l'atmosphère et de sa hauteur, mais qui, certainement, est bien moindre +que le double de la réfraction horizontale. On doit donc, en partant du +diamètre apparent mesuré directement, trouver pour les occultations une +durée trop longue. Inversement le diamètre calculé d'après la durée des +occultations sera plus petit que le diamètre mesuré directement. + +Bessel a considéré comme établi par l'expérience que la différence ne +s'élevait pas à 1". Il en a conclu que l'atmosphère devait être au moins +900 fois plus rare à la surface de la Lune qu'à la surface de la Terre. + +Cette conclusion paraît excessive. On possède aujourd'hui des +occultations observées plus exactement et en nombre beaucoup plus grand +qu'au temps de Bessel. Leur discussion montre que la différence des +diamètres déterminés par les deux méthodes est bien réelle. On peut +l'estimer à 1" ou même 2" et son signe est bien celui que fait prévoir +la théorie, s'il existe une atmosphère réfringente. Il y a donc lieu de +considérer la limite 1/900 posée par Bessel comme une valeur +vraisemblable de la densité de l'atmosphère lunaire à la surface. A +cause de la moindre pesanteur sur la Lune, l'atmosphère s'y répartirait +sur une hauteur bien plus grande et, à 150km d'altitude, les deux +atmosphères pourraient avoir des densités comparables. Or, à 150km de +hauteur, l'atmosphère terrestre est encore capable de produire des +effets sensibles, de porter les étoiles filantes à l'incandescence, de +diffuser les rayons solaires, de tenir de fines poussières en +suspension. + + +_Disparition de l'atmosphère lunaire._--L'examen de la surface de notre +satellite donne lieu de penser qu'il a possédé autrefois une atmosphère +plus importante, et que, par la suite, cette enveloppe fluide s'est +résorbée ou dissipée. + +La première explication est suggérée par divers phénomènes chimiques. +Une élévation de température de quelques centaines de degrés à la +surface de la Terre ferait rentrer dans l'atmosphère la totalité de +l'eau des mers et une grande partie de l'acide carbonique contenu dans +l'écorce. D'où augmentation très forte dans la hauteur et la pression de +l'atmosphère. Inversement le refroidissement plus rapide du sol lunaire, +joint à sa nature absorbante, a pu fixer dans des combinaisons solides +et soustraire à la circulation la totalité des éléments liquides ou +gazeux. + +Mais il se peut aussi que les gaz aient disparu par émission directe +dans l'espace. Les gaz très raréfiés ne suivent plus les lois ordinaires +des mélanges. La hauteur limite de l'atmosphère est variable d'un gaz à +l'autre, et ceux dont le poids atomique est moindre s'élèvent plus haut +que les autres. Or la Lune laisse échapper toute molécule lancée suivant +la verticale ascendante avec une vitesse supérieure à 2km,38 par +seconde. Il est probable que cette vitesse est fréquemment atteinte pour +tous les gaz et que, par suite, la Lune est incapable d'en retenir +aucun. + +M. G.-J. Stoney (_Transactions of the R. Dublin Society_, Vol. VI, série +2) admet que la température à la limite de l'atmosphère terrestre est +-66° C. A cette température les molécules d'hydrogène et d'hélium, de +poids atomique 1 et 2, ont respectivement pour vitesse moyenne 1603m et +1133m par seconde. Sur la Terre, où une vitesse de 10km à 12km par +seconde suffit pour assurer l'évasion, l'hydrogène et l'hélium +s'échappent, la vapeur d'eau ne s'échappe pas. Il semble donc qu'une +vitesse égale à 9 ou 10 fois la vitesse moyenne est encore assez +fréquemment réalisée pour qu'une déperdition assez rapide en résulte. + +Sur la Lune tous les gaz connus, sans exception, s'échappent à la longue +plus facilement que l'hélium sur la Terre. Il n'y a donc pas à s'étonner +que la Lune n'ait plus d'atmosphère. Mais rien ne dit qu'elle n'en ait +pas eu une assez importante dans le passé. + +Que sont devenues ces molécules égarées? Celles dont la vitesse était à +peu près perpendiculaire au mouvement relatif de la Lune ont dû être +reprises par la Terre, surtout lorsque les deux planètes étaient assez +voisines l'une de l'autre. Le plus grand nombre a dû former un anneau de +particules très disséminées, circulant indépendamment les unes des +autres autour du Soleil, et dont l'orbite de la Terre constituait la +ligne centrale. Il y aurait là une explication possible de la lumière +zodiacale. + + +_De la température de la Lune._--Il n'est pas douteux que la Lune ne se +soit refroidie plus vite que la Terre, par cela seul qu'elle est plus +petite. La Lune est arrivée la première à posséder une croûte assez +épaisse, où la chaleur interne ne contribue plus que dans une mesure +insignifiante à entretenir la température de la surface. Celle-ci +oscille sous l'influence alternative du rayonnement solaire et du +refroidissement nocturne, limité par la présence de l'atmosphère. + +On ne peut douter que cette influence de l'atmosphère ne soit +considérable. Dans la zone torride les sommets des très hautes montagnes +sont chargés de neiges perpétuelles, et le refroidissement nocturne y +est bien plus intense que pour les plaines situées à leur base. On ne +voit, pour expliquer cette différence, d'autre motif que la rareté de +l'air et de la vapeur d'eau. Or les sommets des plus hautes montagnes +terrestres sont encore loin d'atteindre la limite supérieure de +l'atmosphère. L'élimination totale de celle-ci serait accompagnée d'un +refroidissement encore plus grand. + +Nous devons donc nous attendre à ce que la Lune soit à une basse +température et il est certain, en effet, que la chaleur qu'elle nous +envoie n'est pas sensible pour nos organes, ni même, dans les conditions +ordinaires d'expérience, pour un thermomètre. + +Si le refroidissement nocturne est intense sur notre satellite, +l'échauffement dans le jour semble devoir y être important. En effet, +les jours de la Lune valent 14 des nôtres et, dans cet intervalle, tous +les points de la zone équatoriale voient le Soleil passer près de leur +zénith. Quelle que soit la nature de la surface, une certaine fraction +des rayons solaires doit s'y absorber et relever la température. Nous +pouvons d'ailleurs constater à première vue qu'il ne s'accomplit pas de +réflexion spéculaire. Aussi J. Herschel pensait que le point +d'ébullition de l'eau devait être dépassé quotidiennement. D'autres +astronomes ont pensé que le sol lunaire devait approcher de la +température du fer rouge. + +En 1846 Melloni, opérant sur le Vésuve à l'aide d'un thermopile et du +galvanomètre récemment inventé, réussit pour la première fois à mettre +en évidence une manifestation sensible de la chaleur renvoyée par la +Lune. + +Lord Rosse et le Dr Boeddiker ont obtenu des résultats encore plus nets. +Ils évaluent à 500° C. l'abaissement de température qui se produit sur +la Lune dans le cours d'une éclipse totale. Le refroidissement +consécutif à la disparition du Soleil est donc beaucoup plus rapide que +sur la Terre, ce qui met bien en évidence le rôle protecteur de +l'atmosphère. Les radiations solaires, pénétrant dans le sol terrestre, +s'y transforment en radiations obscures; il paraît probable que +l'atmosphère les retient au passage et que ce défaut de transparence ou +cette faculté de capture résident surtout dans la vapeur d'eau et +l'acide carbonique. + +Depuis Langley a réalisé une combinaison beaucoup plus sensible du +thermopile et du galvanomètre. Avec cet appareil, qu'il a nommé +_bolomètre_, il a pu explorer le spectre solaire, du côté de +l'infrarouge, bien au delà des limites antérieurement admises, et il a +reconnu que la majeure partie de l'énergie calorifique du Soleil, les +trois quarts peut-être, réside en dehors du spectre visible. Mais un +autre résultat inattendu des expériences de Langley est que ces rayons +obscurs traversent une atmosphère pure et sèche plus facilement que ne +le fait la chaleur lumineuse. + +Dans un travail exécuté avec M. Very et publié en 1889[11] Langley +arrive aux conclusions suivantes: + +La partie du disque lunaire qui n'est pas actuellement éclairée du +Soleil ne nous envoie pas plus de chaleur que le fond du ciel. + +[Note 11: LANGLEY et VERY, _The temperature of the Moon. American +Journal of Science_, vol. XXXVIII, 3e série.] + +La partie du disque lunaire qui voit le Soleil est, sans exception, plus +chaude que le fond du ciel. L'appareil est assez sensible pour +manifester la 1500e partie de la radiation totale de la Lune. La chute +de température qui se produit sur la Lune pendant la durée d'une éclipse +totale n'est pas aussi forte que lord Rosse l'avait pensé. Elle est +cependant supérieure à celle qui se produit dans l'épaisseur de +l'atmosphère terrestre sous une latitude quelconque. + +Il y a dans le spectre lunaire deux maxima distincts observables, l'un +correspondant à la radiation réfléchie, l'autre à la radiation propre du +sol. + +La position du second maximum, représentant la chaleur rayonnante +invisible, permet une évaluation de la température du sol. Cette +évaluation est fort incertaine. On peut admettre cependant que la +température de la Lune ne s'élève pas au-dessus de 0° centigrade. Il n'y +aurait donc pas, en dehors de l'examen détaillé du sol, de raison +suffisante pour exclure l'idée que la Lune soit, en tout ou en partie, +couverte de glace. Faute d'une température assez élevée cette glace +n'aurait jamais occasion de fondre ou d'émettre des vapeurs sensibles. + +Cette conclusion a soulevé des objections nombreuses. On s'explique mal, +en l'absence de tout écran protecteur, ce qui frapperait ainsi les +rayons solaires d'impuissance. M. Very, collaborateur de Langley, a +repris les mesures avec des appareils plus perfectionnés[12]. La +transmission par le verre lui a permis de distinguer, dans la radiation +de la Lune, la radiation solaire réfléchie de celle qui émane réellement +du sol lunaire échauffé. En effet, une lame de verre qui laisse passer +0,77 de la radiation solaire transmet seulement 0,02 de la radiation +d'une source à basse température, telle qu'un cube noirci rempli d'eau +bouillante. Finalement M. Very a trouvé, comme il fallait s'y attendre, +que la surface solide de la Lune, moins réfléchissante que les nuages de +l'atmosphère terrestre, doit mieux profiter de la chaleur incidente. La +température moyenne de l'hémisphère éclairé doit être voisine de +97° C. +Le point qui voit le Soleil au zénith doit s'échauffer jusqu'à +184°, +c'est-à-dire plus que les déserts les plus brûlants de la Terre. Dans +ces conditions, l'existence souterraine est la seule à laquelle +pourraient s'adapter les formes vivantes terrestres. + +[Note 12: F.-W. VERY, _The probable range of the temperature of the +Moon. Astrophysical Journal_, vol. VIII, nov. et déc. 1898.] + + + + +CHAPITRE X. + +LA FIGURE DE LA LUNE ÉTUDIÉE PAR LES DOCUMENTS +PHOTOGRAPHIQUES. + + +LES TRAITS GÉNÉRAUX DU RELIEF. + +A quelque opinion que l'on se range, concernant la température actuelle +de la Lune, il est certain qu'elle s'est refroidie plus vite et +desséchée plus complètement que la Terre. On doit donc s'attendre à ce +que la contraction par refroidissement soit pour notre satellite un +facteur important du relief, le travail des eaux y étant relativement +peu considérable. Cette prévision est confirmée par l'inspection de la +surface dans les lunettes puissantes, inspection qui peut se faire +aujourd'hui bien plus à loisir et d'une manière presque aussi complète +sur les photographies. + +Nous y reconnaîtrons d'abord, à première vue, des différences de niveau +considérables. Prenons, par exemple, l'image de Théophile, l'un des +cirques les plus profonds de la Lune. La mesure des ombres y donne 5500m +pour l'écart d'altitude entre le bord et la plaine intérieure, 1500m +pour la hauteur du groupe central de montagnes. La pente intérieure est +raide, inclinée de 30° en moyenne. D'autres cirques présentent des +inclinaisons encore plus fortes, 40° ou 50°, ce qui montre qu'ils ne +peuvent être formés que de matériaux résistants. Il serait difficile, +sur la Terre, de trouver une telle différence de niveau répartie sur une +largeur aussi faible. La pente extérieure est au contraire modérée. Il +est malaisé d'y assigner la limite de l'ombre, et par suite d'en évaluer +la hauteur (_fig. 31_). + +Sur ce revers externe, nous voyons de nombreux sillons, un peu +divergents, tracés suivant la ligne de plus grande pente. Ils peuvent, à +première vue, s'interpréter comme des vallons creusés par les eaux. Mais +le fait qu'on les observe exclusivement sur le versant extérieur de +quelques grands cirques conduit à les regarder plutôt comme des traces +d'épanchements volcaniques. On ne trouve point, en effet, d'indice de +ravinement sur la pente intérieure des cirques, pas davantage sur les +pentes qui limitent les grands massifs montagneux et qui sembleraient +devoir offrir un champ si favorable à l'érosion. Les parties saillantes +n'y sont nulle part réduites à l'état de crêtes linéaires et ramifiées. +Partout des bassins sans écoulement, des plateaux à pentes indécises. +Point de fossés continus et progressivement élargis, comme les cluses et +combes du Jura, point de deltas au débouché des sillons dans la plaine. + +D'où cette conclusion importante: non seulement la Lune n'est pas +aujourd'hui arrosée par des précipitations copieuses (ce que montrait +déjà l'absence de tout effet de réfraction imputable à l'air ou à la +vapeur d'eau), mais il en a toujours été ainsi depuis que le relief de +notre satellite s'est constitué. Jamais les eaux n'ont eu à se frayer à +la surface des voies d'écoulement. + +Cela veut-il dire qu'il n'y ait jamais eu d'humidité sur la Lune? Cette +conséquence serait peu admissible du moment que, avec Laplace et ses +successeurs, nous faisons de la Lune un fragment détaché de la Terre. +Elle le sera moins encore quand nous aurons relevé sur la Lune des +traces manifestes d'éruptions volcaniques. Disons seulement que les +précipitations y ont été faibles comparées à ce qu'elles sont dans les +régions bien arrosées de la Terre. Elles ont rencontré un sol poreux et +absorbant qui ne leur a pas permis d'agir par ruissellement. Le +refroidissement ayant marché plus vite sur un globe moins gros, une +couche plus épaisse s'est trouvée capable d'absorber l'eau, que la +chaleur interne ne refoulait plus à la surface. + +Pourquoi parlons-nous de sol poreux et absorbant? L'hypothèse de Laplace +nous y invite encore. Car la Lune, empruntée aux couches superficielles +de la Terre, doit être composée surtout des matériaux légers de +l'écorce. Cette manière de voir est confirmée par la faible valeur de la +densité moyenne, qui ne s'élève qu'à 3,4 pendant qu'elle dépasse 5,5 +pour notre globe. Il est d'ailleurs extrêmement probable que la densité +superficielle est plus faible, de même que sur la Terre, et n'excède pas +2, densité des calcaires les plus fissurés et les plus légers. Enfin +l'éclat de la lumière réfléchie par la Lune permet d'assimiler sa +surface au marbre ou à la craie. Les roches granitiques, schisteuses, +basaltiques, et en général celles qui forment les terrains imperméables, +ont des teintes plus sombres. + + +_La répartition des mers._--Un des traits les plus généraux et les plus +visibles de notre satellite est constitué par de vastes taches de +couleur sombre, formant des compartiments déprimés. Nous leur garderons, +pour nous conformer à l'usage, le nom de mers qui leur a été donné par +les anciens sélénographes; mais il est certain que leur surface est +rugueuse et que la lumière s'y diffuse sans jamais s'y réfléchir comme +elle le ferait sur un liquide. Il est naturel de les rapprocher des +compartiments affaissés de la surface terrestre. Nous pouvons espérer +d'y trouver matière à des comparaisons utiles; car, si les mers lunaires +n'ont subi ni sédiments ni érosions, les fosses océaniques terrestres en +ont été préservées par l'épaisseur du manteau liquide qui les recouvre. + +Un premier rapprochement doit être fait en ce qui concerne la +distribution générale des aires déprimées. On sait que, sur la Terre, +ces aires se partagent en deux séries. Les unes, appelées fosses +méditerranéennes, s'enchaînent, sans se confondre, à peu près suivant un +grand cercle de la sphère. Deux autres groupes moins distincts, +constituant par leur agrégation l'un l'océan Pacifique, l'autre l'océan +Atlantique, s'étendent surtout dans le sens du méridien, à angle droit +avec l'alignement des fosses méditerranéennes. Cette disposition paraît +avoir persisté, dans ses traits essentiels, à travers les temps +géologiques. + +Prenons maintenant une épreuve photographique de la Lune au voisinage de +l'opposition et nous reconnaîtrons que ce résumé est applicable à notre +satellite de point en point, sans qu'il y ait autre chose que les noms à +changer. Les mers des Pluies, de la Sérénité, de la Tranquillité, de la +Fécondité, la mer Australe forment une série alignée suivant un grand +cercle. Mais, au lieu de se fermer comme les suivantes, la mer des +Pluies s'ouvre à l'Est dans un système de bassins qui s'étend +perpendiculairement au premier, comprenant au Nord le Golfe de la Rosée, +au Sud l'océan des Tempêtes et la mer des Nuages (_fig. 30_). + +Convient-il d'assimiler ce second système au Pacifique ou à +l'Atlantique? La seconde manière de voir semble mieux fondée. Ces +dépressions n'embrassent pas, toutes ensemble, le cinquième de la +circonférence du globe en longitude. Nous n'avons point ici de chaînes +côtières comme celles qui font à l'océan Pacifique une ceinture presque +continue. Au contraire, nous voyons dans le sens de la longueur une ride +médiane jalonnée par toute une série de grands foyers éruptifs, +Bouillaud, Euclide, Kepler, Aristarque. On sait que l'océan Atlantique +est aussi divisé suivant un méridien par une ride saillante d'où +émergent de distance en distance les sommités volcaniques de l'Islande, +des Açores, de l'Ascension, de Tristan da Cunha. Nous ne pouvons, +malheureusement, achever le tour de la planète pour voir si la série des +fosses méditerranéennes se prolonge de l'autre côté, s'il s'y rencontre +un digne pendant à l'océan Pacifique, si les dépressions s'y placent de +préférence aux antipodes des saillies comme le veut la symétrie +tétraédrique qui semble prévaloir sur la Terre. + + +_La structure des mers._--La conformité qui se manifeste sur les deux +planètes dans la répartition générale des régions déprimées a pour +pendant une analogie non moins remarquable dans leur structure. + +Les grands abîmes marins où la sonde descend à plus de 8km de profondeur +ne se groupent pas, comme on l'a cru longtemps, dans les parties +centrales des océans, loin de toute terre émergée. Ils ont plutôt la +forme de vallées allongées parallèlement aux rivages, à des distances +relativement faibles de ceux-ci. C'est ce qui a lieu dans l'océan +Atlantique pour les fosses des Antilles et des Bermudes, dans le +Pacifique pour les fosses des Kouriles, des îles Tonga, au large des +côtes chiliennes et péruviennes (_Pl. I_). + +Cette loi n'a été mise en évidence que par des travaux récents, à la +suite de sondages multipliés, de longues et coûteuses expéditions +maritimes. Sur la Lune, nous pouvons la vérifier à beaucoup moins de +frais. Une bonne lunette et un peu de patience y suffisent. + +Il nous sera d'abord très aisé de reconnaître que, sur le fond des mers, +le relief a une allure générale plus douce que dans les parties +saillantes. Les crêtes à versants concaves y sont rares; à part quelques +blocs isolés qui forment de véritables îles, les ondulations du sol ne +projettent d'ombre qu'au lever ou au coucher du Soleil. Les pentes sont +modérées et se prolongent dans le même sens sur de vastes étendues. En +thèse générale, cela est vrai de la Terre comme de son satellite. + +Il s'en faut de beaucoup, cependant, que les mers lunaires soient planes +ou exactement modelées sur la sphéricité du globe. Ce ne sont point des +surfaces géométriques. Essayons donc d'aller plus loin et de reconnaître +où se trouvent les points les plus creux. Si nous examinons sous un +éclairement favorable la mer de la Sérénité, par exemple, nous serons +frappés de ce fait qu'elle possède, au pied de son enceinte montagneuse, +toute une bordure de taches sombres. Pour qui est familier avec l'étude +de la surface de la Lune, il est dès lors probable que ces taches +correspondent aux parties les plus creuses. Il y a, en effet, sur notre +satellite, corrélation habituelle entre la teinte et l'altitude, en ce +sens que les plaines basses y sont presque toujours plus sombres que les +points saillants. Comme la règle n'est pas sans exception, une +vérification pourra sembler désirable. Il suffira, pour la faire, de +noter la position des taches sombres et d'attendre que le Soleil se +couche pour elles. On les voit alors envahies par l'ombre avant les +taches claires qui les avoisinent, d'où il résulte que les premières +sont effectivement déprimées. + +La même expérience, répétée sur d'autres mers, fortifie cette +conclusion, qui est à peu près générale; le fond des mers lunaires est +convexe, dans son ensemble, au delà de ce qu'exige la courbure moyenne +du globe, et les fosses océaniques y sont, comme sur la Terre, rejetées +près des rivages. + + +_La formation des mers._--Un troisième point de ressemblance est à +signaler entre les mers terrestres et celles de notre satellite. C'est +dans la série équatoriale, dans celle qui répond aux fosses +méditerranéennes, que se rencontrent les bassins les mieux délimités par +des bourrelets montagneux, ceux dont le bon état de conservation accuse +une jeunesse relative. Sur la Lune leur forme circulaire ressort souvent +avec une admirable clarté. Les cassures qui les bordent se montrent à +nu, parfois sur plusieurs milliers de mètres de hauteur. Il est évident +que chacune de ces dénivellations de l'écorce, par cela même qu'elle +affecte un dessin géométrique, a dû s'effectuer dans un temps assez +court et se rattache à une époque géologique déterminée. Si le phénomène +est plus net sur la Lune, cela tient à ce que nous pouvons en observer +l'effet intégral et non modifié. Nous retrouverions des formes analogues +sur la Terre, s'il nous était possible de débarrasser les fosses +sous-marines de leur bordure de sédiments et de restituer aux bourrelets +montagneux tout ce que l'érosion leur a enlevé. + +Voulons-nous prendre en quelque sorte sur le fait le mécanisme de la +formation d'une mer? Il faudra nous adresser de préférence à celles qui +ont gardé l'intégrité de leur contour circulaire. Il y en a trois, les +mers des Crises, du Nectar, des Humeurs, qui possèdent ce caractère à un +haut degré, et ce sont justement celles qui mettent en défaut la règle +signalée tout à l'heure. Une bande marginale n'y a pas suivi +l'affaissement du centre, mais est restée adhérente à la bordure +montagneuse. Les rides de celle-ci n'accusent point de préférence pour +l'alignement parallèle au rivage, par conséquent point de structure +plissée. La partie centrale ou aplanie de la mer offre une série de +veines ou de bourrelets saillants. La région extérieure ou montagneuse +est coupée de crevasses ouvertes, larges de 2km à 3km, se prolongeant +sur une énorme longueur à travers les obstacles les plus variés (_fig. +32, 33, 34_). + +Les veines comme les crevasses suivent trop évidemment un tracé +concentrique au rivage de la mer pour ne pas être rattachées au +mouvement du sol qui a déterminé l'effondrement du centre. Mais nous ne +trouvons pas ici, comme sur le contour des affaissements terrestres, des +plis refoulés, accumulés contre des massifs résistants. Bien loin de là, +l'écorce lunaire s'est déchirée en larges crevasses qui demeurent encore +béantes à l'heure actuelle. Sa tendance, lors des derniers mouvements +dont nous pouvons constater les traces, n'était donc pas de se plisser +comme un vêtement trop large, mais au contraire de s'étirer, de se +disjoindre comme une enveloppe trop étroite. + +Pourquoi maintenant des crevasses ouvertes à l'extérieur de la mer, des +veines saillantes à l'intérieur? Ces deux aspects inverses ne sont pas +contradictoires. Ils représentent seulement deux étapes différentes dans +la marche d'un même phénomène. Les veines, comme les crevasses, marquent +des ruptures successives dues à l'effondrement du centre de la mer. Les +cassures les plus rapprochées du centre ont servi au dégorgement des +laves, qui se sont ensuite épanchées sur la plaine. Quand cet +épanchement a pris fin, les laves, arrivant à la surface déjà +refroidies, se sont solidifiées sur place. Non contentes d'obstruer la +fissure, elles l'ont transformée par leurs apports successifs en un +bourrelet saillant, à pentes doucement inclinées. + +Les fissures de la bande extérieure, situées à un niveau plus élevé, +n'ont point servi à l'épanchement des laves, qui trouvaient dans les +étages inférieurs une issue suffisante. Elles sont, par suite, demeurées +ouvertes; elles ont même dû aller en s'élargissant toujours, à la +manière des crevasses des glaciers, tant que la période d'affaissement +de leur lèvre inférieure s'est prolongée. + +Bien entendu, les parties aplanies de la surface sont également sujettes +à se fissurer. Mais, tant que l'écorce n'y a pas acquis une grande +épaisseur, les crevasses ne peuvent s'y ouvrir largement sans donner +issue aux épanchements volcaniques. Dès lors elles s'obstruent, +s'effacent et se transforment en bourrelets. Nous voyons fréquemment ces +deux sortes d'accidents juxtaposés à petite distance; parfois même une +crevasse ouverte se prolonge par une veine saillante. + +On comprend donc que les fissures de plaine soient, en général, plus +étroites que celles des régions de montagne, par suite moins faciles à +observer. Mais leur position, leur tracé sont également significatifs au +sujet de leur origine. Ainsi dans la partie est de la mer de la +Tranquillité (_fig. 35_) nous remarquons, à côté de veines +remarquablement longues et ramifiées, les crevasses typiques de +Sosigène, de Denys, de Sabine, toutes tracées parallèlement au rivage. +Dans le cas de Sabine, la crevasse est double, ce qui montre que la +tendance a persisté après avoir obtenu une première, mais insuffisante +satisfaction. Cette formation de crevasses successives et parallèles +s'observe, pour ainsi dire, à chaque pas sur les glaciers alpins. De +même ici nous voyons la mer exercer sur la terre ferme une sorte +d'attraction assez puissante pour disjoindre celle-ci et en détacher des +bandes marginales. + + +_Des massifs montagneux de la Lune._--Ces notions acquises sur les mers +nous rendront plus explicables les blocs saillants qui les encadrent. +Leurs caractères sont surtout négatifs. Ils manquent d'individualité +propre. Ce ne sont guère que des portions de plateau laissées en relief +par l'affaissement des régions voisines. D'habitude les aires +d'effondrement sont circulaires; aussi la forme générale du groupe +montagneux sera, plus ou moins, celle d'un triangle à côtés concaves, de +la portion de plan comprise entre trois cercles qui se coupent. + +Cet énoncé s'applique bien aux monts Taurus, limitrophes de la mer de la +Sérénité. Nous n'y voyons ni lignes de partage, ni vallées d'écoulement. +La fine crevasse qui se fraye un chemin à travers le centre du massif et +se prolonge sur la plaine témoigne par sa seule présence que le modelé +du relief par les eaux a été nul ou insignifiant. Les plus fortes +élévations du sol ne sont point rassemblées au centre, mais rejetées +près de la limite ouest. + +Cette particularité n'est pas moins visible sur le groupe des Apennins. +Le côté nord, incliné vers la mer de la Sérénité, est beaucoup plus +étroit, beaucoup plus rapide que la pente inclinée au Sud vers la mer +des Vapeurs. Nous reconnaissons ici la loi de dissymétrie des versants, +bien connue de tous ceux qui ont étudié les montagnes terrestres. Il +semble que toute cette portion de l'écorce ait éprouvé un mouvement de +bascule exposant au dehors d'un côté une cassure abrupte, de l'autre une +face dorsale d'inclinaison modérée. Mais toujours point de plis refoulés +contre les parties saillantes. Nous voyons, au contraire, la croûte +lunaire manifester en toute occasion sa tendance à s'étirer et à se +disjoindre (_fig. 36_). + +On la retrouve encore, bien éloquemment attestée, dans la grande vallée +rectiligne que l'épée surhumaine de quelque paladin semble avoir +entaillée d'un seul coup à travers le massif des Alpes. Bien entendu, +cette explication ne saurait suffire, car il s'agit ici d'une cassure de +70km de long sur 10km à 12km de large. Pour expliquer comment les deux +parties en contact ont pu se disjoindre à ce point, la théorie de la +contraction par refroidissement n'est pas suffisante. Il faut admettre +que l'un au moins des deux fragments a pu flotter à la dérive sur le +liquide qui le portait. Pour les Alpes comme pour les Apennins, les plus +hauts sommets sont en bordure, et leurs ombres s'allongent sans obstacle +sur la plaine qui s'étend à leurs pieds (_fig. 37_). + +Le massif voisin du Caucase forme barrière entre les mers des Pluies et +de la Sérénité. Ces deux bassins se rapprochent au point de donner à la +masse interposée l'aspect d'une chaîne de montagnes terrestre. A y +regarder de près, il n'y a point division dans la longueur par une ligne +de faîte, mais, au contraire, division transversale en plusieurs blocs +rectangulaires. Les cases de ce damier gigantesque ne sont plus en +correspondance exacte. Elles ont joué les unes par rapport aux autres, +et subi dans le sens tangentiel des mouvements de transport ou de +charriage qui peuvent atteindre 30km d'amplitude. + + +_Relations entre l'histoire de la Lune et celle de la Terre._--On +remarquera que l'étude du relief lunaire apporte, dans trois au moins +des grandes questions qui divisent les géographes et les géologues, un +témoignage précis, qui n'est peut-être pas sans réplique, mais que l'on +n'a pas le droit d'ignorer ou de négliger. + +En premier lieu, la Terre a-t-elle une écorce solide, une lithosphère? +Nous avons vu que des théoriciens d'une grande autorité se prononcent +pour la négative. Ils ne veulent pas admettre qu'une croûte relativement +mince, enveloppant un noyau liquide, résiste aux marées qu'elle aurait à +subir, au poids des montagnes dont sa surface est hérissée. Pour Lord +Kelvin, pour M. Darwin, la solidification d'une planète doit commencer +par le centre, progresser vers la surface, et ne porter en dernier lieu +que sur une couche mince. + +Les géologues se montrent, en général, peu disposés à marcher dans cette +voie; il nous semble que leur répugnance pourrait être fondée avec plus +de force encore sur l'examen de la surface de la Lune. Non seulement, en +effet, les épanchements venus de l'intérieur y ont nivelé le fond des +mers et des cirques, mais, ce qui est plus significatif encore, des +fragments solidifiés, épais de plusieurs milliers de mètres, ont pu y +flotter à la dérive. + +On continuera donc, malgré les beaux travaux mathématiques auxquels nous +avons fait allusion, à parler de l'écorce solide des planètes. On le +peut en conscience, parce que, pour simplifier le problème et le rendre +accessible au calcul, on est obligé d'introduire dès le début des +hypothèses hasardeuses, notamment celle d'une certaine homogénéité. +Devant cette nécessité, les faits d'observation gardent une valeur +prépondérante. Que l'on prenne garde, en contestant à l'intérieur des +planètes le droit d'être fluide, à leur croûte celui de se supporter +elle-même, de ressembler aux médecins du XVIIe siècle, qui refusaient au +sang la faculté de circuler dans les artères. + +Un second litige, dans lequel les astronomes auraient leur mot à dire, a +pour sujet la formation des montagnes. Ainsi que nous l'avons vu au +Chapitre V, la théorie de la contraction par refroidissement, après +avoir traversé une période de brillante faveur, se heurte à des +objections. On trouve le refroidissement séculaire trop lent, trop peu +sensible pour donner lieu à des déformations aussi grandes. Il faut +admettre, dit-on, que le poids des sédiments déposés sur les rivages les +contraint à s'affaisser, relève par un mouvement de bascule une bande de +terrain parallèle, et tend ainsi à exagérer les différences de niveau +primitives. + +L'examen de la Lune doit nous faire envisager ce complément +d'explication avec beaucoup de défiance. Sur notre satellite les +érosions, les sédiments, ne se révèlent que par des traces +insignifiantes et douteuses. Et cependant les différences de niveau y +sont énormes et brusques. Nous y voyons, aussi clairement que sur la +Terre, les sommets les plus élevés accumulés au bord des massifs, les +fosses océaniques rejetées près des côtes. Si donc la théorie de la +contraction était jugée insuffisante pour rendre compte de l'apparition +des montagnes, ce n'est pas au poids des sédiments qu'il faudrait faire +appel pour y suppléer. L'expédient, fût-il jugé efficace pour la Terre, +ne le serait pas pour la Lune. La réaction du fluide intérieur, comprimé +par les affaissements, semble, au contraire, fournir les éléments d'une +explication admissible dans tous les cas. + +Enfin, les caractères si nets par lesquels les montagnes lunaires se +différencient des montagnes terrestres doivent nous suggérer une +dernière réflexion. + +Pour les naturalistes du commencement du XIXe siècle, les chaînes +montagneuses avaient comme origine des compartiments soulevés. Pour +leurs successeurs immédiats, ce sont des massifs demeurés en retard sur +l'affaissement des régions voisines. Pour nos contemporains, ce sont +uniquement des fragments plissés par compression latérale. + +Ce dernier point de vue pourrait bien être trop exclusif. La tendance au +plissement, si générale qu'elle soit sur la Terre, ne se manifeste +assurément pas sur la Lune. Elle n'est donc pas une condition nécessaire +pour la genèse des montagnes. Ne serait-elle pas particulière à +certaines périodes de l'histoire géologique? + +Nous sommes conduits à le penser par un travail souvent cité de M. +Davison[13]. En étudiant de plus près la loi formulée par Élie de +Beaumont, il a été amené à faire la remarque suivante: l'émission de la +chaleur dans l'espace ne se fait plus aux dépens de la surface, dont le +refroidissement est achevé. Mais elle ne se fait pas davantage aux +dépens des couches très profondes, dont la température demeure +sensiblement invariable. Le taux extrême du refroidissement est atteint +à une profondeur que l'on peut estimer, pour la Terre, à 100km. Il en +résulte que les plissements n'ont aucune raison de se produire au delà +de 8km de profondeur. Plus bas, les couches, se contractant plus que +celles qui les supportent, se trouvent étirées. + +[Note 13: C. DAVISON, _On the distribution of strain in the Earth's +crust_ (_Philosophical Transactions_, 1887).] + +Ce chiffre de 8km est relatif aux conditions que la Terre traverse +aujourd'hui. Il tend à augmenter si le refroidissement poursuit sa +marche régulière. Mais qu'une cause réfrigérante extérieure vienne à se +faire sentir, ce sera la couche superficielle qui supportera la +déperdition la plus grande. Les plissements seront supprimés, et la +tendance à l'étirement deviendra générale. + +C'est précisément ce qui semble s'être produit pour la Lune. On ne peut +guère douter qu'elle n'ait possédé une atmosphère d'une densité notable. +A une époque peut-être récente cette atmosphère s'est évanouie, +dispersée dans l'espace ou absorbée par des combinaisons solides. Privée +de son manteau protecteur, la surface a subi un refroidissement intense, +et la possibilité même des plissements a disparu jusqu'à ce qu'un nouvel +état d'équilibre fût atteint. + +La Terre a très bien pu traverser une période analogue: non pas qu'elle +ait jamais été dénuée d'atmosphère, mais il est cependant avéré que les +climats ont subi à sa surface des variations importantes, peut-être en +concordance avec l'activité propre du Soleil. + +Pour nos latitudes, il y a eu refroidissement entre la période houillère +et la période glaciaire, réchauffement à la suite de la dernière période +glaciaire. A chacune de ces variations de température répondaient, dans +la croûte superficielle, des efforts de sens contraire, capables avec le +temps de faire surgir des chaînes de montagnes. + + + + +CHAPITRE XI. + +LES CIRQUES LUNAIRES ET LES PRINCIPALES THÉORIES +SÉLÉNOLOGIQUES. + + +_Cirques lunaires et volcans terrestres._--Les traits principaux du +relief de la Lune, bassins déprimés et massifs saillants, nous sont +apparus comme l'oeuvre de forces qui ont été actives sur la Terre et qui +ont produit autour de nous des effets sinon semblables, au moins du même +ordre. + +D'autre part, les mers, comme les plateaux, sont semées d'accidents +caractéristiques, à tel point que nous sommes embarrassés pour leur +trouver des analogues dans nos expériences terrestres. Ils reproduisent +d'abord, en l'exagérant, un caractère que plusieurs mers lunaires nous +avaient présenté déjà, c'est-à-dire un périmètre circulaire régulier. +Ils offrent de plus une profondeur, une régularité, une homogénéité de +structure extrêmement frappante. Sans que l'on puisse dire qu'ils +constituent un élément invariable et primordial de l'écorce lunaire, ils +sont extrêmement répandus et, jusqu'à ces derniers temps, ils ont +accaparé d'une façon presque exclusive l'attention des observateurs. +Beaucoup les ont désignés sous le nom de _cratères_ ou de _volcans_. +Nous emploierons de préférence l'appellation de _cirque_, moins sujette +à évoquer des analogies trompeuses et, par suite, à induire en erreur. + +Il s'en faut en effet que, entre cirques lunaires et volcans terrestres, +la ressemblance soit telle que nous soyons en droit de conclure, sans +autre examen, à l'identité des causes. Les différences sont profondes et +méritent une grande attention. + +Si nous prenons, par exemple, un cirque lunaire de premier rang et bien +conservé, tel que Langrenus, Copernic ou Arzachel (_fig. 38_,)il est +certain que la régularité du bourrelet, sa hauteur uniforme suggèrent +des comparaisons avec les cratères de volcans. Mais la ressemblance +n'existe qu'en plan. Le cirque lunaire est bien plus grand que le +cratère terrestre. Il y a, dans les exemples que nous avons cités, 80km +ou plus d'un bord à l'autre. Aucun cratère terrestre en activité ne +mesure 2km de large, et, si l'on rencontre des bassins volcaniques plus +vastes (la Caldiera de Palma, les cirques de la Réunion, le Kilauea des +îles Sandwich), ce sont des emplacements de croûtes effondrées, et non +des orifices de cheminées. + +Le cirque lunaire est également beaucoup plus profond (de 3000m à +6000m). Le volume de la cavité est fort supérieur à celui du bourrelet +entier, au lieu que le cratère terrestre n'entame qu'une faible portion +de la montagne qui le porte. Le fond du cirque est ordinairement plat et +s'abaisse bien au-dessous du plateau environnant. Il n'est pas rare de +voir s'élever au centre une montagne ou un groupe de montagnes +absolument isolés. Quelquefois il n'y a pas de bourrelet du tout, ou du +moins pas de pente extérieure, comme dans Ptolémée. Le rebord, coupé de +vallées nombreuses, n'a aucun caractère d'unité. D'une façon générale, +le volcan terrestre est en relief, le cirque lunaire est en creux (_fig. +43_). + +A cette différence radicale dans l'aspect externe se joignent, pour nous +conseiller la réserve, la très grande difficulté de distinguer entre les +matériaux superposés, l'impossibilité de prélever des échantillons et de +pratiquer des coupes. Mieux vaut donc oublier momentanément ce que nous +pouvons savoir des volcans, demander à l'observation directe ou +photographique de la Lune, sans idée préconçue, tout ce qu'elle peut +donner. Nous comparerons les cirques entre eux, en nous attachant de +préférence aux plus grands et aux mieux visibles; nous tâcherons de nous +insinuer dans leur intimité. Sur un nombre aussi grand d'individus (les +Cartes en ont enregistré 30000 et elles ne sont pas complètes), des +familles naturelles finiront bien par se dessiner. Nous devrons +rechercher les relations de ces divers groupes, établir leur ordre de +succession. L'application des lois élémentaires que nous ne pouvons +supposer en défaut éliminera plusieurs des hypothèses qui auraient pu +être imaginées tout d'abord. Si, après ce passage au crible, l'analogie +avec les volcans terrestres demeure indiquée ou seulement possible, nous +y aurons recours, sans vouloir pousser nos déductions trop loin, car les +géologues eux-mêmes ne sont pas tous d'accord sur l'origine de ces +manifestations redoutables. + +Pour exécuter ce programme à la lettre, nous aurions d'abord à exécuter +une reconnaissance générale de toute la surface visible de la Lune, en +nous attachant à la statistique et à la description des cirques. Mais +cette analyse nous conduirait à excéder de beaucoup les bornes imposées +à ce petit Livre. Nous allons essayer d'en condenser les résultats, +renvoyant pour le détail aux Mémoires qui accompagnent les différents +fascicules de l'Atlas publié par l'Observatoire de Paris. + + +_Distribution des cirques._--Aucune aire un peu étendue, sur la Lune, +n'est tout à fait exempte de cirques. Ils sont en général plus nombreux, +cela est évident à première vue, sur les continents que sur les mers. La +région la plus pauvre comprend les massifs montagneux des Alpes, du +Caucase, des Apennins et quelques golfes très unis qui agrandissent le +périmètre des mers. La région la plus riche est la calotte australe, où +il y a superposition, mais non enchevêtrement d'enceintes successives +apparues sur le même emplacement. Quand un cirque est incomplet, ce +n'est point par avortement, mais par destruction totale de la partie +manquante. Chaque conflit de deux formations permet donc d'assigner +entre elles un ordre chronologique, et l'on constate que les cirques les +derniers venus sont presque sans exception les plus petits et les plus +profonds. On est donc doublement fondé à les considérer comme formés aux +dépens d'une croûte progressivement épaissie (_fig. 47_). + +Sur une Carte d'ensemble, nous pouvons voir que les cirques tombent +moins souvent dans le périmètre des mers et plus souvent sur leur limite +que ne le comporterait une distribution fortuite. Ils affectionnent les +grandes cassures qui servent de limites aux fosses méditerranéennes. En +pareil cas, leur centre ne se place pas exactement sur la ligne de +rupture, mais un peu à l'intérieur du côté concave, et la même loi régit +les petits cirques parasites placés sur le rebord des grands. Dans les +régions des hauts plateaux, où l'écorce est parcourue par des sillons +rectilignes, ces sillons commandent souvent l'alignement des cirques en +limitant l'expansion de tous ceux qu'ils rencontrent, et dessinent des +tangentes communes, soit intérieures, soit extérieures, au contour de +plusieurs cirques (_fig. 45_). Il n'est pas rare non plus de voir des +grands cirques former des chaînes alignées sur le méridien. Il suffira +de citer les associations Langrenus, Vendelinus, Petavius; Théophile, +Cyrille, Catherine; Ptolémée, Alphonse, Arzachel; Thebit, Purbach, +Regiomontanus, Walter. Même en l'absence de sillons rectilignes, on voit +des séries de petits orifices soit sur les hauts plateaux, soit sur le +fond des mers, former des chapelets, des alignements serrés et +manifestes. + + +_Caractères distinctifs des cirques._--Un certain nombre se classent à +part par un relief vigoureux, des arêtes vives, un air général de +jeunesse et d'intégrité. Ces caractères sont surtout communs chez les +petits individus, mais il y en a aussi de fort grands dans le même cas. +Tel est par exemple Théophile, le bassin le plus profond de la partie +centrale de la Lune. Le bourrelet, d'une régularité surprenante, semble +construit au tour. D'un bord à l'autre, on mesure exactement 100km. La +pente est douce vers le dehors et la dénivellation totale ne s'évalue +pas facilement; mais à l'intérieur on peut mesurer la largeur de +l'ombre, et l'on s'assure qu'il y a 5500m de différence d'altitude entre +le rempart et la plaine. Aucune montagne terrestre ne s'abaisse de si +haut dans le même espace, et l'on peut présumer qu'un spectateur placé +sur le massif central aurait sous les yeux un tableau des plus +imposants. Ce massif est considérable, dominé par plusieurs pics. Ici +encore, l'ombre se prête à la mesure et accuse une altitude de 2000m. Il +s'en faut bien, par conséquent, que le massif central atteigne au niveau +du rempart (_fig. 31_). + +Aristarque, Eudoxe, Aristote, Langrenus, Tycho sont d'autres +représentants du type saillant et vigoureux. Tous possèdent des +montagnes centrales à plusieurs sommets distincts. Le rempart présente +quelques points anguleux et s'abaisse par gradins vers l'intérieur. Il +semble souvent que l'on ait essayé de plusieurs ébauches polygonales +avant de s'arrêter à une forme circulaire qui se superpose aux premières +sans les effacer en totalité. Un autre trait digne d'être retenu est la +présence de digues rectilignes qui limitent en divers sens l'expansion +du cirque et l'encadrent dans un hexagone ou dans un quadrilatère (_fig. +47, 48_). + +D'autres grandes enceintes présentent, avec une dépression plus faible, +un intérieur encore plus uni. Tel est Platon, où il faut une lunette +puissante et beaucoup d'attention pour apercevoir quelques accidents. Il +est le _Lac noir_ des premiers sélénographes, et, en effet, il offre +cette particularité de trancher par sa teinte sombre sur les plaines +voisines, et cela d'autant plus que le Soleil y approche plus du +méridien. Un observateur placé au milieu de Platon pourrait s'y croire +perdu dans une plaine illimitée. C'est tout au plus, en effet, si la +courbure du globe lunaire lui laisserait apercevoir les points les plus +élevés de l'enceinte (_fig. 40_). + +Au type de Platon se rattachent Archimède, Posidonius, Taruntius, +Guttemberg, Pitatus, Gassendi, tous situés dans le voisinage immédiat de +mers, dont les séparent seulement des digues minces ou dégradées (_fig. +50, 51_). + +Les spécimens que nous venons d'énumérer sont des formations de grande +étendue, mesurant 50km à 150km de large. Il y en a beaucoup de moindres, +jusqu'aux plus petits diamètres perceptibles, mais il y en a aussi de +plus grands. D'habitude on ne leur donne pas la qualification de +_cirques_; on leur réserve le nom de _mers_ ou de _golfes_. Au fond, +cette démarcation n'a pas une grande importance, et son caractère est +plutôt conventionnel. Ainsi la mer des Crises, encadrée comme Ptolémée +dans un hexagone, est aussi bien délimitée et n'est pas plus exactement +aplanie que lui. Elle s'étend à 2000m ou 3000m en contre-bas des +montagnes qui l'entourent (_fig. 32_). + +La mer du Nectar, bien circulaire encore avec ses 200km de rayon, est +loin d'être aussi profondément encaissée que Théophile, qui se rencontre +tout auprès. Mais portons notre attention sur la région environnante, et +nous verrons que la mer du Nectar est seulement la partie centrale d'un +affaissement bien plus étendu, qui s'est propagé par zones +concentriques, et dont la cassure des monts Altaï dessine la limite. +Ainsi la tendance de notre satellite à détacher par des crevasses +circulaires des fragments de son écorce, qui descendent ensuite +au-dessous du niveau environnant, peut s'exercer sur de très grandes +étendues à la fois, et toute explication mécanique des cirques doit être +tenue pour insuffisante et suspecte, si elle n'est pas capable de +s'adapter à ces cas extrêmes (_fig. 33_). + +Ce qui donne aux cirques leur individualité, leur physionomie propre, ce +n'est pas l'espace plus ou moins grand qu'ils occupent, c'est avant tout +le caractère saillant du rempart, son dessin circulaire ou polygonal, la +profondeur du bassin, la présence d'une montagne centrale. Peut-on à ces +caractères faire correspondre un ordre de succession ou une localisation +déterminée? Le problème est compliqué, mais point insoluble. Ainsi, dans +certaines régions, l'aspect vigoureux et net est de règle; ailleurs, ce +sont le délabrement et la vétusté qui dominent. Au voisinage du pôle +Sud, nous ne voyons guère que des trous profonds et réguliers, découpés +dans un plateau d'altitude uniforme. Il se rencontre ici des altitudes +de 6000m et 7000m, dépassant même celle de Théophile. Dans la région +arctique, au contraire, ces formes vigoureuses sont exceptionnelles. Ce +sont les fonds des cirques qui paraissent constituer la partie moyenne +de la planète. Au lieu de plateaux interposés, nous n'avons plus que de +minces digues de séparation, plutôt rectilignes que circulaires, et dans +un mauvais état de conservation (_fig. 46_). + +Après ces généralités, il convient de signaler quelques formes que l'on +a plus rarement occasion d'observer, mais que l'on relèverait sans doute +en plus grand nombre si l'on avait la faculté d'y regarder de plus près. +Ainsi quelques enceintes se montrent partagées en deux moitiés par un +sillon rectiligne, soit en relief, soit en creux. Le premier cas est +réalisé par Alphonse (_fig. 43_), le second par Petavius. On y soupçonne +une deuxième fissure, dirigée en apparence suivant le diamètre conjugué +de l'ellipse, en réalité orientée perpendiculairement à la première. +Petavius est encore digne de remarque par l'importance du massif +central, la structure du rempart en étages et son inscription dans un +quadrilatère (_fig. 41_). Ces encadrements rectilignes, dont on relève +avec un peu d'attention beaucoup d'exemples, sont le plus souvent +tangents aux limites des cirques. Mais quelquefois aussi ils se tiennent +à distance. Tycho, par exemple, occupe le milieu d'un parallélogramme +dont tout l'intérieur a subi un affaissement visible; mais le cirque, +d'aspect vigoureux et moderne comme Théophile, est resté confiné dans la +partie centrale, et maintenu entre deux digues parallèles et plus +rapprochées. L'écorce lunaire a possédé, au moins dans certaines +parties, une sorte de charpente osseuse comparable à la carcasse +métallique d'une serre. Les cases de ce damier gigantesque ont joué les +unes par rapport aux autres, avec une tendance générale à +l'affaissement. Le milieu de chaque case a présenté des conditions +particulièrement favorables pour la formation d'un cirque, et les crêtes +de séparation ont souvent arrêté l'expansion du bassin. On s'explique +par là le grand nombre des sillons tracés suivant des tangentes communes +à des enceintes voisines (_fig. 47_). + +Ainsi ce ne sont pas des causes extérieures et accidentelles, ce sont +les inégalités de résistance de l'écorce qui ont déterminé à l'avance +les emplacements des grands cirques. + + +_Auréoles et traînées._--Un autre phénomène bien remarquable, mais +limité à un nombre relativement petit de cirques lunaires, est celui des +auréoles blanches. Elles apparaissent mieux lorsque le Soleil, un peu +élevé, a dissipé les ombres et rendu possible une juste appréciation des +teintes. Continue dans le voisinage du cirque, l'auréole ne tarde pas à +se diviser en traînées qui s'étendent à plusieurs centaines de +kilomètres dans toutes les directions, avec quelques lacunes ou +irrégularités. + +Les traînées sont un accident superficiel. Elles n'altèrent pas le +relief des régions qu'elles traversent; elles franchissent, sans être le +moins du monde déviées, les montagnes placées sur leur trajet, et ne +manifestent aucune tendance à s'écouler par les vallées qu'elles +croisent. Quand elles s'arrêtent ou s'interrompent, c'est le plus +souvent à la rencontre de bassins déprimés, dont la teinte sombre a +résisté avec succès à l'extension des auréoles. + +Certains foyers ne rayonnent pas dans toutes les directions: ainsi +Proclus laisse ouvert entre deux traînées voisines un secteur sombre de +120° (_fig. 32_). D'autres n'émettent qu'un petit nombre de traînées +isolées: tel Messier, qui envoie vers l'Est un double panache, tellement +semblable à une queue de comète qu'un astronome du dernier siècle +voulait absolument y voir une représentation intentionnelle offerte à +notre curiosité par d'ingénieux habitants de la Lune (_fig. 28, 29_). + +Un de ces systèmes de traînées mérite une attention particulière. C'est +Tycho, déjà signalé tout à l'heure, qui en est le centre. Son +rayonnement embrasse bien une moitié de la partie visible de la Lune. Il +est si étendu qu'aucune photographie ne peut bien en montrer tout +l'ensemble. Mais les images partielles mettent en évidence une +particularité remarquable: l'auréole ne s'étend pas aux pentes +extérieures du cirque. Elle y est remplacée par une couronne sombre. Ce +cas n'est pas isolé; il y en a d'autres exemples, mais celui de Tycho +est le plus apparent (_fig. 42_). + +Il est inadmissible que la cause qui produit les traînées, quelle +qu'elle soit, n'entre pas en jeu au voisinage immédiat du centre +d'action. Si donc l'auréole ne commence pas au bord même de l'orifice, +ce n'est pas que la matière constitutive des traînées blanches y ait +manqué, c'est qu'elle a été recouverte par un dépôt plus récent, de +couleur sombre, mais moins susceptible de s'étendre à de grandes +distances. + + +_Aperçu des principales théories sélénologiques._--Les dissemblances +très accentuées qui existent entre les cratères des volcans terrestres +et les cirques lunaires ont provoqué des tentatives intéressantes, mais +à notre avis infructueuses, pour expliquer l'origine des cirques sans +faire appel aux phénomènes volcaniques. + + +_Théorie des tourbillons._--Ainsi, dans une Communication présentée à +l'Académie des Sciences en 1846, un officier français, le capitaine +Rozet, signale d'autres exemples de forme circulaire présentés par la +nature. Ce sont les tourbillons fluviaux et marins, les cyclones +atmosphériques. Dans ce dernier cas aucune limite de grandeur n'est plus +imposée. De plus, les tourbillons peuvent naître partout où se trouvent +en présence des courants de vitesse différente. Ils ont la propriété de +rejeter à leur circonférence les matériaux qu'ils transportent. Voici +donc trouvés les artisans des mers et des grandes enceintes. Chacune +d'elles marque l'emplacement d'un tourbillon provoqué par les marées et +les variations de température sur la Lune encore liquide. A mesure que +la solidification progressait, les tourbillons accumulaient sur leurs +bords les scories dont ils étaient chargés. Ainsi se sont, avec le +temps, édifiés les remparts. + + +_Théorie des marées._--Faye est pour le volcanisme un adversaire non +moins déterminé et redoutable. Point de volcans, nous dit-il, sans +d'abondantes émissions de vapeur d'eau et de gaz; or la Lune n'a ni eau +ni gaz, donc les cirques lunaires ne sont point des volcans. A leur +place Faye met en jeu la force des marées provoquées par l'attraction de +la Terre sur le noyau encore fluide de la Lune. Ce flot périodique a +dépensé aujourd'hui toute son énergie à établir l'égalité entre les +durées de rotation et de révolution de notre satellite, mais auparavant +il a pu se montrer capable d'actions mécaniques importantes. Le fluide +intérieur, réduit à se faire jour par d'étroits orifices, les a +lentement usés et arrondis, de manière à donner à chacun d'eux les +dimensions actuelles des cirques. Ce même fluide a exhaussé les bords de +l'entonnoir en venant périodiquement s'y figer. Un retrait général a +précédé la solidification. Du fond plat ainsi constitué, une dernière +éruption a fait jaillir la montagne centrale. On peut citer comme +confirmant en partie les idées de Faye les expériences plus récentes de +MM. H. Ebert et W.-H. Pickering. L'un et l'autre sont arrivés à produire +artificiellement des enceintes circulaires à bourrelet saillant par des +alternatives d'aspiration et de refoulement sur une masse fluide +encroûtée. + + +_Théorie de l'ébullition._--D'autres expérimentateurs, notamment M. +Stanislas Meunier, se sont livrés, dans un but scientifique, à +l'opération culinaire connue sous le nom de _friture_. On prend une +matière pâteuse, plâtre, mortier ou ciment; on y incorpore de l'eau, un +peu de matière grasse ou de glu pour faciliter la prise, et l'on chauffe +le mélange. Un moment vient où des bulles volumineuses crèvent à la +surface. Si les proportions ont été bien choisies un certain nombre de +bulles laissent leur empreinte dans la croûte figée, et ces empreintes +sont des images passablement fidèles des cirques lunaires. Ou ces +expériences sont sans application à notre sujet, ou leurs auteurs nous +demandent d'admettre qu'un grand cirque peut ainsi se former d'un seul +coup, c'est-à-dire qu'une bulle dégagée dans une masse pâteuse peut +mesurer aussi bien 100km que 1cm. La transition est encore plus +malaisée, on en conviendra, que des cratères terrestres aux cirques +lunaires. + + +_Théorie glaciaire._--S'il faut renoncer à faire creuser les cirques par +les forces intérieures, on invoquera dans le même but les agents +externes, par exemple la différence de température entre le globe +lunaire et l'espace céleste. C'est ainsi que, pour M. Ericsson +(_Nature_, vol. XXXIV, année 1886, p. 248), la Lune est dans son +ensemble couverte de glace; mais, sur certains points privilégiés, la +chaleur du sol fond cette glace et vaporise l'eau de fusion. Une partie +retombe en neige sur les bords de l'entonnoir, où elle se condense et +s'accumule. La partie qui retombe à l'intérieur y est liquéfiée et +vaporisée de nouveau, et le cycle se continue jusqu'à la congélation +finale de l'ensemble. + + +_Théorie météorique._--On sent bien la difficulté d'expliquer ainsi la +montagne centrale, l'altitude irrégulière du bourrelet, la dépression du +fond du cirque par rapport aux plateaux voisins. Aussi s'est-on demandé +si les orifices innombrables dont la surface lunaire est semée ne +seraient pas des empreintes de projectiles venus des profondeurs de +l'espace. Il semble que cette idée ait été émise pour la première fois +par Gruithuisen en 1846. Il est évident qu'elle ne s'appuie à aucun +degré sur les faits d'observation concernant les bolides et les étoiles +filantes. Les projectiles qui nous arrivent des profondeurs de l'espace +sont insignifiants par rapport au volume de la Terre et ne contribuent +dans aucune mesure appréciable au modelé de sa surface. Il n'est pas +moins hasardeux de faire bombarder la Lune par des projectiles venus de +la Terre, car les plus violentes explosions volcaniques sont bien loin +de communiquer aux matériaux émis la vitesse nécessaire, et rien ne +donne lieu de penser qu'elles aient eu plus d'énergie dans le passé. Il +semble même certain que les éruptions sont d'autant plus calmes que l'on +se rapproche davantage d'un état général de fluidité. + +Ce qui rend séduisante l'hypothèse météorique (ou balistique), c'est la +possibilité de rattacher à une origine analogue les accidents de toute +dimension, cratères, cirques et mers, que relient ensemble une certaine +ressemblance et une apparente continuité. C'est aussi la faculté que +l'on a d'obtenir des formes analogues par des essais de laboratoire et +la tendance bien naturelle des expérimentateurs à considérer ces +analogies comme décisives, malgré l'énorme différence des échelles. Le +difficile, évidemment, n'est pas d'obtenir un trou, c'est de faire +naître un relief saillant de quelque importance si la surface choquée +est résistante, de quelque durée si on la prend fluide ou semi-fluide. +Il ne peut être question non plus d'imprimer aux projectiles des +vitesses comparables à celles des corps célestes. Les expériences les +plus variées et les plus heureuses dans cette direction sont dues à la +persévérance de M. Alsdorf. Elles ont été publiées en 1898[14]. M. +Alsdorf renonce à l'emploi des substances pâteuses essayées par ses +prédécesseurs. Ces substances ne donnent jamais qu'un type de bourrelet +et de montagne centrale, et ne s'adaptent pas à la variété des accidents +lunaires. Il est préférable d'étendre sur une planche une couche de +poudre homogène: c'est le lycopode qui réussit le mieux. On y projette +sous divers angles des balles élastiques de caoutchouc ou de laine. En +se relevant, le projectile exerce sur la poudre une sorte d'aspiration. +Un bourrelet se forme dans la période de compression, une éminence +centrale dans la période de dilatation. Que l'on emploie un projectile +de forme irrégulière, et l'enceinte va devenir anguleuse. Que l'on +superpose deux couches de teinte différente, et les particules ramenées +à la surface ou projetées au dehors imiteront les traînées divergentes. +On dispose pour varier les effets de trois éléments principaux, vitesse +du projectile, angle d'incidence, rapport de l'épaisseur de la couche +poudreuse au diamètre de la balle. + +[Note 14: H. ALSDORF, _Experimentelle Darstellungen von Gebilden der +Mondoberfläche, mit besonderer Berücksichtigung des Details._ _Gaea_, +1898, Erstes Heft, s. 35.] + +[Illustration: Fig. 26. Reproduction artificielle des cirques lunaires, +par M. HERMANN ALSDORF. Extrait du journal _Gaea_, année 1898, publié +par EDUARD HEINRICH MAYER, à Leipzig, Rossplatz, 16.] + +Les photographies données par M. Alsdorf ne feront pas illusion à un +observateur familier avec les cirques lunaires, mais il n'est pas +contestable, cependant, que la ressemblance ne soit réelle. Avant de +conclure de cette ressemblance à l'identité des causes, il est clair que +plusieurs questions préalables sont à résoudre. La probabilité _a +priori_ pour que le mécanisme invoqué ait agi est un élément +indispensable de décision. Un projectile vigoureusement lancé peut +communiquer autour de lui un ébranlement plus ou moins étendu, mais, +s'il laisse une empreinte durable et nettement terminée, cette empreinte +excédera peu les dimensions du projectile. Faut-il admettre que la Lune +ait reçu, dans toutes ses parties, une averse de bolides de 100km de +diamètre, bombardement que l'on n'a jamais constaté et dont les +observations géologiques n'indiquent aucune trace? M. Alsdorf ne recule +pas devant cette conséquence. Faudra-t-il croire aussi que, deux corps +célestes venant à se rencontrer, le plus petit rebondira comme une balle +élastique, sans qu'il y ait écrasement ou pénétration? Ici +l'invraisemblance est trop forte. Aussi M. Alsdorf renonce finalement à +interpréter son expérience au profit de la formation des montagnes +centrales. Il admet que la pénétration du projectile est suivie d'un +violent dégagement de chaleur, sous l'influence duquel le massif +intérieur surgit au fond de l'empreinte. + + + + +CHAPITRE XII. + +L'INTERVENTION DU VOLCANISME DANS LA FORMATION +DE L'ÉCORCE LUNAIRE. + + +_Impossibilité d'exclure complètement les forces internes._--Les +tentatives d'explication du relief lunaire dont nous avons indiqué le +principe émettent toutes, au début, la prétention d'exclure les +phénomènes éruptifs. Mais, dès qu'on leur demande de développer leurs +conséquences ou de rendre compte de certains traits spéciaux, on +s'aperçoit bientôt que le volcanisme y est moins maltraité qu'il n'en a +l'air. On le proscrit au début, mais en définitive on revient à lui. +Qu'est-ce, en effet, qu'une éruption, sinon la création d'un relief sous +l'influence d'un excès de pression interne? Or c'est bien à des actions +de ce genre que M. Stanislas Meunier demande l'érection instantanée d'un +cirque lunaire. Ce sont elles que Faye et M. Alsdorf chargent de +construire d'un seul coup les montagnes centrales, c'est-à-dire des +massifs de 1500m à 2000m de haut. C'est exiger des forces éruptives plus +qu'elles ne sont capables de donner d'après notre expérience terrestre, +car les grands édifices volcaniques sont tous le résultat +d'accumulations séculaires. Pas une seule expérience terrestre ne nous +amène à considérer comme possible l'apparition d'une véritable montagne +comme contre-coup d'un choc ou d'une explosion. + +La théorie des tourbillons et la théorie glaciaire sont en réalité les +seules à ne rien emprunter aux volcans. Mais toutes deux présentent des +lacunes capitales en ce qui concerne les montagnes centrales, les +traînées divergentes et les grandes fissures. Et même si l'on s'attache +aux cirques, que l'on se propose plus spécialement d'expliquer, une +analyse plus complète montrera que l'intervention des tourbillons ou des +concrétions de glace est, en définitive, inopérante. Attribuer aux +cyclones les dimensions des mers lunaires, c'est vouloir qu'ils évoluent +au sein d'un fluide presque parfait et dénué de résistance. Dès lors il +devient impossible d'admettre que tous ou même la majorité d'entre eux +aient occupé des emplacements stables. On ne peut plus leur demander +d'édifier des remparts de cirques, de faire surgir en dépit de la +pesanteur des constructions régulières et permanentes de plusieurs +milliers de mètres de hauteur. Cette persistance dans l'action ne cadre +pas avec un tempérament voyageur. Autant que nous pouvons le savoir, les +cyclones détruisent et ne bâtissent pas. + +Le concours de longues périodes de temps n'est pas moins nécessaire si +l'on veut faire constituer de hautes montagnes par des condensations +neigeuses successives. Dès lors la répartition de ces dépôts n'aurait pu +se faire d'une manière aussi irrégulière en dépouillant certains +emplacements, toujours les mêmes, au profit d'une bande étroite qui les +entoure. Les chutes de neige atténuent toujours le relief existant, par +cette simple raison que la neige obéit à l'action de la pesanteur plus +aisément que tout autre élément solide de l'écorce. Les remparts des +cirques, s'ils avaient été formés par cette voie, se maintiendraient à +des altitudes très uniformes, au lieu d'être, comme il arrive souvent, +coupés de vallées et de brèches profondes. L'influence de la latitude +aurait dû se faire sentir dans la distribution des neiges, et des +calottes plus épaisses se seraient formées sur les pôles, où le relief +est, au contraire, très accidenté. Enfin l'existence présente d'une +aussi grande quantité de glace sur la Lune supposerait, dans le passé, +une période où d'abondantes condensations liquides se seraient +produites. Elles auraient entraîné comme conséquences fatales des +phénomènes d'érosion et de sédiment dont les traces seraient demeurées +visibles et, en tout cas, l'obstruction des fissures. + +La structure du rempart des cirques donne un démenti également net à la +théorie des marées. La fusion des bords d'un orifice, l'épanchement d'un +liquide au dehors, sa solidification par nappes nécessairement très +minces, ne peuvent donner lieu qu'à un relief extrêmement doux, à peine +appréciable. L'effort d'un liquide comprimé peut provoquer la rupture ou +la déchirure de la paroi qui l'enferme, nullement la formation +d'orifices espacés et réguliers, moins encore celle d'un pic de grande +altitude. Si MM. Ebert et Pickering ont réussi à produire ainsi des +bourrelets saillants, il est hors de doute que leur succès est lié à la +petite échelle des expériences. Un liquide sortant en grandes masses ne +peut que s'épancher en larges nappes et non s'accumuler sur certains +points privilégiés. Les marées peuvent avoir leur rôle dans la +distribution générale des mers et des cirques, mais des forces plus +énergiques et plus localisées s'accusent, dans chaque formation +particulière, comme prépondérantes. + +C'est encore à la dimension très réduite des objets qu'est lié le succès +partiel de la théorie de l'ébullition. Dans une masse fluide, les gaz +qui viennent se dégager à la surface ne laissent pas d'empreinte. Des +vestiges pourront subsister si la matière est pâteuse et choisie de +telle façon que le point d'ébullition et le point de solidification +soient presque confondus. Mais aucun choix de substances, aucune +application calculée de la chaleur ne peut amener la formation de bulles +dépassant quelques centimètres. Veut-on que les gaz s'échappent d'une +manière intermittente et en masses plus grandes, il faut laisser se +former une croûte solide. Celle-ci cédera sous une pression suffisamment +forte, par fissurement ou explosion, mais les ouvertures formées ne +présenteront plus de ressemblance, même éloignée, avec les cirques +lunaires. + +L'explication météorique ou balistique se défend mieux. Elle peut en +effet invoquer à la fois des faits d'observation et des expériences. La +Terre recueille sur son passage des corps nombreux, aérolithes ou +bolides; il est très probable que la Lune en reçoit aussi; il est +possible qu'elle en ait reçu dans le passé beaucoup plus. D'autre part, +les essais de M. Alsdorf montrent qu'avec un choix judicieux et +intentionnel de matières meubles et de projectiles élastiques, la +plupart des accidents lunaires peuvent être imités. + +Il semble, d'abord, qu'il y ait disproportion inadmissible entre l'effet +constaté et la cause présumée. Les bolides tombés sur la Terre +n'approchent point de la dimension des cirques. Ils atteignent la +surface avec de très grandes vitesses relatives et sous tous les angles, +au lieu que les orifices réguliers de la Lune ne peuvent être imputés +qu'à des chutes normales. On ne voit pas enfin pourquoi la Lune aurait +eu le monopole de ces énormes empreintes, à l'exclusion de notre globe. + +On peut atténuer beaucoup la force apparente de ces objections, ainsi +que l'a montré M. Gilbert dans une intéressante étude[15]. Les +projectiles dont la Lune garde la trace ne seraient point de la même +origine que les aérolithes; ils n'auraient pas davantage été lancés par +la Terre encore incandescente. Ce seraient des satellites de la Terre au +même titre que la Lune, circulant avec elle dans une même orbite et que +l'attraction prépondérante de l'un d'eux aurait, dans le cours des âges, +agglomérés en un seul corps. Dès lors, ils peuvent s'être rejoints avec +de médiocres vitesses relatives, et pour les dernières chutes, les +seules dont nous observions les traces, l'attraction centrale devait +avoir pour conséquence une incidence à peu près normale. + +[Note 15: _The Moon's Face, a story of the origin of its features_, by +C.-K. GILBERT (_Bull. phil. Soc. of Washington_, vol. XII, p. 241).] + +Cette transformation progressive d'un anneau équatorial en un satellite +unique est expressément proposée par Laplace, à titre d'hypothèse, à la +fin de sa _Mécanique céleste_. Depuis, l'expérience célèbre de Plateau a +montré le passage d'un anneau continu à un certain nombre de satellites +globulaires, jamais, croyons-nous, la réunion de tous ces globules en un +corps unique. Il est remarquable que tous les efforts des géomètres pour +analyser les divers degrés de cette métamorphose ont échoué, et que +divers théoriciens, notamment MM. Kirkwood et Stockwell, ont été amenés +à la considérer comme très invraisemblable. Il n'a pas été prouvé, +cependant, qu'elle fût impossible et le fait que, pour une distance +moyenne donnée du centre attractif, il n'existe en général qu'un seul +satellite ou qu'une seule planète, constitue en faveur de l'hypothèse de +Laplace une présomption favorable dont l'explication météorique doit +bénéficier. + +Mais la difficulté la plus grave est ailleurs. On est obligé pour le +succès des expériences de se placer dans des conditions physiques qui ne +peuvent pas être réalisées, même approximativement, sur la Lune. + +Ainsi, que la surface choquée soit liquide ou instantanément liquéfiée +par le choc ou simplement pâteuse, on n'obtiendra comme résultat final +qu'un relief nul ou insignifiant. Si le projectile pénètre dans une +croûte résistante, on obtient un trou, mais pas de bourrelet saillant, +point de fond plat ni de montagne centrale. Pour allier ces deux +derniers caractères, il faut recourir à l'artifice de M. Alsdorf, +c'est-à-dire étendre une couche de poudre sur une planche à la fois +élastique et résistante. En supposant, contre toute vraisemblance, que +la nature réalise cette combinaison, on verra sans peine que le succès +n'est possible qu'à petite échelle. Si l'on attribue au projectile les +dimensions des cirques lunaires et la vitesse due à la seule attraction +de la Lune, il ne peut plus être question pour lui de rebondissement; il +y aura fatalement écrasement ou pénétration. Il ne reste pour ériger le +bourrelet et la montagne centrale que le rejaillissement de gaz +consécutif au choc. Mais cette cause, essentiellement superficielle et +de très courte durée, est incapable du travail qu'on lui demande. Le gaz +dispose pour s'échapper du très large orifice créé par le projectile. Sa +détente est instantanée et il ne peut entraîner de grandes masses +solides comme s'il était comprimé par un orifice étroit. + +Mais, du moment que l'on est obligé de revenir aux forces intérieures +pour expliquer la structure des cirques, on se demande quel avantage on +trouve à faire exciter ces forces par un agent extérieur. A s'en tenir +aux leçons que la Terre nous donne, il est indéniable que l'énergie +expansive de l'intérieur du globe est la seule force qui réussisse à +combattre efficacement le poids de l'écorce et à créer des reliefs +durables. Avant de recourir à des influences problématiques, à des +catastrophes inouïes, n'est-il pas sage de se demander si cette cause, +d'une réalité et d'une puissance incontestables, n'a pas été à même de +produire sur notre satellite d'autres effets encore? + +D'après cela, des géologues comme Poulett Scrope, des astronomes à la +suite de Nasmyth et Carpenter, ont admis que chaque cirque pouvait être +un cratère de volcan formé par explosion. L'origine de ces explosions, +se produisant à la fois sur plusieurs milliers de kilomètres carrés, ne +serait pas l'accumulation souterraine des gaz et des vapeurs, puisque la +Lune est privée d'atmosphère. Ce serait l'expansion subite que la lave, +de même que l'eau, éprouve en se solidifiant. Dans ce système chaque +cirque devient un cratère de volcan, le rempart est formé par +l'accumulation des scories et des cendres retombées en pluie, l'auréole +est un ensemble de fissures qui rayonnent du centre ébranlé, la montagne +centrale est un cône secondaire, surgi lors d'un réveil tardif de +l'énergie éruptive. + +Sous cette forme, la théorie volcanique n'a plus aujourd'hui de +partisans. Il est douteux que les laves se dilatent en se solidifiant; +aucun effet mécanique réellement observé ne se rattache à cette +expansion. Tout au plus pourrait-elle fissurer l'écorce, mais non en +faire sauter une portion étendue, épaisse de plusieurs milliers de +mètres. Ce n'est pas seulement un déplacement qu'il s'agit de produire, +mais une destruction, car le bourrelet est loin, en général, de +représenter le volume de la cavité, et cette disproportion est d'autant +plus forte que l'on considère des cirques plus grands. La structure du +rempart n'accuse point, quand elle est visible, un refoulement à +l'extérieur, mais au contraire un affaissement progressif vers le +centre. Les petits orifices, dont les détails échappent, sont les seuls +pour lesquels l'origine explosive semble pouvoir être admise. + +On s'est flatté de trouver un meilleur point de comparaison en +s'adressant à une classe particulière de volcans. Ce sont les bassins +effondrés, qui n'ont jamais servi, dans leur ensemble, de bouches +d'éruption, mais dont le fond est parfois rempli de lave et se hérisse +de petits volcans secondaires. Ainsi, l'île de la Réunion présente dans +sa partie supérieure trois bassins contigus résultant, d'après M. +Vélain, de l'affaissement d'une même voûte. Le piton Bory, également +situé dans l'île de la Réunion, n'est pas non plus sans ressemblance +avec quelques enceintes lunaires. Il est à noter, toutefois, que le cône +central dépasse les bords de la cassure, ce qui n'arrive point sur la +Lune. + +Il existe enfin, dans les îles Sandwich, sur le flanc d'un énorme +volcan, un bassin d'effondrement, le Kilauea, long de 5km et qui, à +certaines époques, se remplit de lave incandescente. Cette lave y +séjourne parfois assez longtemps pour se solidifier en partie et laisse +ensuite, en se retirant, des gradins adhérents aux parois. D'après le +géologue Dana, qui en a fait une étude approfondie, c'est ce type de +volcan terrestre qui seul doit être rapproché des cirques. + +Cette concession n'a pas désarmé les adversaires du volcanisme. Les +bassins effondrés sont, à leur gré, encore trop petits; ils sont, +d'ailleurs, irréguliers dans leurs contours, ils manquent de remparts +saillants et, sauf l'exception peut-être unique du piton Bory, de +montagnes centrales. Enfin rien, dans leurs abords, ne ressemble au +phénomène des traînées divergentes. + +Plus récemment, le professeur Suess est venu apporter aux idées de Dana +le complément d'observations faites sur les creusets des métallurgistes. +Chaque cirque est pour lui un emplacement ramené à l'état liquide par un +flux de chaleur interne. Les montagnes situées en bordure sont des +scories charriées par les courants et accumulées sur le rivage. Les +variations de niveau se sont accomplies moins sous l'influence des +marées que par le dégagement des gaz dissous et emprisonnés. Les petits +orifices formés en dernier lieu sont des bouches d'explosion, et l'on ne +voit pas quel agent, autre que la vapeur d'eau, a pu les produire. Comme +dans la théorie de Nasmyth, les auréoles sont des fissures rayonnantes, +et le changement de couleur du sol sur leur trajet est la conséquence +d'émanations locales, semblables aux fumerolles des volcans italiens. + +A notre avis, le système du professeur Suess restitue une place +légitime, mais encore insuffisante, à l'expansion des vapeurs et des gaz +comprimés. Qu'elle soit intervenue sous une forme ou sous une autre, il +n'y a pas de motif raisonnable d'en douter. L'absence actuelle +d'atmosphère peut être le résultat d'une évolution récente, ainsi que +nous l'avons vu au Chapitre IX. La Lune, moitié moins dense que la +Terre, est formée de matériaux légers. Les gaz et les vapeurs ont dû s'y +trouver en grande proportion. Ils ont été, plus aisément que sur la +Terre, enfermés dans l'écorce par cette simple raison qu'un globe plus +petit subit un refroidissement plus rapide. + +Voici donc cette force, qui tend à soulever les couches superficielles, +en conflit avec la pesanteur qui travaille à les maintenir. Des deux +adversaires en présence, lequel va l'emporter? Sur la Terre, l'issue du +combat n'est pas douteuse. Les matières éruptives, impuissantes à +soulever les couches solides, s'insinuent péniblement dans les fissures. +Ce n'est guère qu'au moment d'arriver au jour qu'elles font sauter, +qu'elles pulvérisent parfois le dernier obstacle opposé. Sur notre +satellite, les conditions de la lutte sont bien différentes. La force +expansive des vapeurs reste tout entière, il est même probable qu'elle +est augmentée. La pesanteur, au contraire, est réduite à la sixième +partie de sa valeur. Il y a donc des chances sérieuses pour que, pendant +une certaine période au moins, la force éruptive l'emporte, et pour que +l'écorce lunaire se soulève par intumescences. + +Quelles formes prendront ces ampoules? Ce seront des portions de sphère, +par la raison bien simple que la sphère est, entre toutes les figures, +celle qui comprend sous une surface donnée la plus grande capacité. +Ainsi, en demeurant sphérique, la croûte réalise, au prix de la moindre +extension possible, l'augmentation de volume qui lui est demandée. Ces +calottes sphériques, de plus petit rayon que la surface lunaire, la +couperont suivant des cercles, et nous obtenons ainsi une raison +plausible de la régularité du contour des cirques. + +Quelle étendue chacune de ces intumescences va-t-elle recouvrir? Celle +où se manifeste à la fois un fort accroissement de pression interne. +Nous avons, à cet égard, une indication utile dans l'allure habituelle +des volcans terrestres. Il est commun, en effet, de voir entrer +simultanément en éruption les divers cratères d'une même région, à des +distances de 200km, 300km, 500km et davantage. Récemment encore, la +catastrophe de la Martinique était le signal d'un réveil d'activité sur +les rivages de la mer des Antilles, dans l'Amérique centrale et jusque +dans la République de l'Équateur. Ce sont là des périmètres où les +cirques lunaires peuvent tenir à l'aise. + +Mais l'édifice ainsi construit n'est pas stable. Un jour ou l'autre des +fissures s'y dessinent. Des cônes volcaniques s'élèvent au point le plus +faible, c'est-à-dire vers le sommet de l'intumescence. Le moment vient +où la pression intérieure diminue, et la pesanteur, qui ne perd jamais +ses droits, abaisse le centre du dôme. Cet affaissement, propagé par +zones concentriques, finit par ne laisser debout que l'assise inférieure +de la voûte, celle qui forme aujourd'hui le rempart. Les gradins +intérieurs représentent les bordures affaissées en dernier lieu, et que +leur situation en porte-à-faux vouait à la destruction. L'examen de ces +terrasses montre leurs éboulements successifs vers le centre, jamais les +refoulements centrifuges qu'auraient opérés des projectiles ou les +concrétions qui seraient l'oevre des marées. + +Le mouvement de descente du centre sera le plus souvent assez lent pour +respecter le relief antérieur et pour laisser au massif volcanique une +certaine prééminence sur ce qui l'entoure. Qu'un épanchement se produise +et les cônes d'éruption en émergeront comme des îles, sans relation +visible avec le rempart. + +L'énergie intérieure est sujette à récidive. Elle pourra se manifester +encore par la formation de nouveaux cirques sur l'emplacement consolidé +du premier, plus tard par des explosions semblables à celles des volcans +terrestres. Ces explosions auront pour siège soit la montagne centrale, +soit des orifices semés sur les crevasses de rupture, et bien souvent +trop petits pour être observés. + +Les auréoles et les traînées divergentes sont des cendres émises par ces +cataclysmes et disséminées par des courants atmosphériques variables. Ce +ne sont point des crevasses ni des éclaboussures, dont la propagation ne +saurait être aussi rectiligne ni aussi indépendante du relief. L'étendue +qu'embrasse un même étoilement n'est pas telle qu'on ne puisse en +retrouver des exemples dans l'histoire des volcans terrestres. Ainsi, il +est avéré que l'éruption du Timboro en 1815, celle du Coseguina en 1835 +ont couvert de débris des espaces plus vastes que la France ou +l'Allemagne. Des éruptions islandaises ont été suivies de pluies de +cendres jusqu'à Stockholm, à 1700km de distance. Ces dépôts ont +seulement trouvé sur la Lune des conditions plus favorables à leur +conservation. + +Voici, à ce sujet, un rapprochement qui ne doit pas être passé sous +silence. Nous avons vu que certains systèmes de traînées, par exemple +celui de Tycho, ne montrent pas leur teinte blanche caractéristique dans +le voisinage immédiat du cirque central. Ils y sont remplacés par une +couronne sombre. Or la même circonstance se présente pour le manteau de +cendres déposé autour de certains cratères terrestres. Ce manteau +disparaît dans le voisinage immédiat du volcan sous une couche plus +sombre de matériaux moins divisés, pierre ponce ou blocs de lave. Le +fait se vérifie par exemple sur les volcans du Guatemala, dont une Carte +est donnée dans le bel Ouvrage du professeur Suess: _La face de la +Terre_. + +En résumé, les cirques ne sont pas pour nous des cratères de volcans, +mais des régions volcaniques soulevées, puis affaissées. Si l'on se +place à ce point de vue, on sera dispensé, pour expliquer les formations +lunaires, d'imaginer des bolides gigantesques, de faire construire des +montagnes par des bulles de gaz, des cyclones et des marées. Il suffira +d'admettre que, dans l'inévitable conflit entre la pesanteur, d'une +part, et l'expansion des vapeurs, de l'autre, la seconde force a pris +momentanément le dessus. Et cette hypothèse n'est pas inventée pour le +besoin de la cause, elle est suggérée par les données les plus certaines +de la Mécanique céleste et de la Physique. + +Mais, dira-t-on, ces intumescences, données comme le chapitre +préliminaire de la formation d'un cirque, pourquoi ne nous les +montre-t-on pas? Sans doute parce que les dômes ainsi créés manquaient +de stabilité; parce que les conditions qui leur ont permis de se former +ne se rencontrent plus. La croûte épaissie, le dégagement des gaz plus +avancé, ne laissent plus les soulèvements se produire, pas plus dans le +monde lunaire que dans le nôtre. + +Il serait inexact, cependant, de dire que l'on n'aperçoit sur notre +satellite aucune forme convexe régulière. Il y en a deux, entre autres, +dans le voisinage d'Arago, qui sont d'une observation facile (_fig. +35_). Ces deux ampoules mesurent à peu près 40km de largeur. Que leur +centre vienne à s'effondrer, et deux nouveaux cirques, de dimension +moyenne, se seront formés sous nos yeux. En attendant, il semble que +l'on doive regarder ces rares témoins d'un âge disparu avec un peu de +cette vénération que les archéologues ressentent en face des médailles +antiques. + + + + +CHAPITRE XIII. + +LES FORMES POLYGONALES SUR LA LUNE. + + +L'astronome auquel des instruments puissants permettent de détailler +quelque peu l'aspect de notre satellite est d'abord frappé du caractère +étrange de ces paysages, très différents de la presque totalité des +sites terrestres. Revenant à quelques jours d'intervalle sur les mêmes +régions, il constate qu'elles changent profondément d'aspect suivant que +les rayons solaires les frappent sous tel ou tel angle. S'il prolonge +l'expérience pendant plusieurs mois, il se convaincra que ces +changements ne sont qu'apparents et d'un caractère périodique. La +surface de la Lune est solide et stable; elle présente un degré de +fixité au moins égal à celui des régions les plus désertes et les plus +arides de notre globe. + +Cette circonstance favorise évidemment l'élaboration des Cartes; +toutefois l'exactitude de celles-ci est limitée par deux obstacles qui +n'ont pu être, jusqu'à ce jour, que très imparfaitement surmontés. + +Le premier, déjà sensible pour l'astronome qui cherche à embrasser +l'hémisphère visible dans un réseau géodésique, est la rareté des points +de repère géométriquement définis. Ce sera en effet une heureuse +exception si l'on trouve des sommets de triangles définis par une +intersection de lignes. Presque toujours il faudra prendre comme points +d'appui du réseau soit des centres de taches d'aspect et de limites +variables, soit des points culminants accusés comme tels par le jeu des +ombres. On se doute aisément que ces objets, vus à une énorme distance, +comportent un degré de définition bien inférieur à celui des accidents +naturels du sol terrestre, accidents dont les géodésiens ne se +contentent plus, et auxquels la pratique moderne substitue d'une manière +invariable des pyramides ou des cylindres artificiels. Les sommets en +forme de vague ou de pyramides, constituées par la jonction d'arêtes +tranchantes, sont encore relativement fréquents dans les montagnes +terrestres complètement façonnées par l'érosion. Ils manquent tout à +fait sur la Lune, où l'on n'observe que des masses arrondies et +bosselées. Les lignes d'ombre et de contour apparent ne cessent de s'y +déplacer. Aussi le désaccord des positions micrométriques d'un sommet +surpasse-t-il de beaucoup celui que l'on aurait à redouter, avec la même +lunette, sur des positions d'étoiles. + +Une autre difficulté, qui vient aggraver la précédente, tient à ce que +la Lune nous présente toujours la même face. La libration permet au +regard d'atteindre, à la rigueur, les 5/8 de la surface, mais en réalité +toute la zone voisine du bord n'est jamais vue que sous un angle fuyant +et défavorable. L'éclairement et la perspective y varient trop peu pour +que l'on puisse rectifier les apparences et arriver à une notion +correcte des formes. C'est là surtout que feront défaut les points +susceptibles d'être sûrement identifiés d'une image à l'autre. + +C'est donc aux parties centrales du disque qu'il conviendra de +s'attacher pour trouver des objets bien caractérisés, susceptibles +d'être groupés en familles naturelles, pour démêler dans la profusion +des détails les faits proprement scientifiques, ceux qui permettent de +coordonner et de prévoir. La méthode à suivre, dans ce choix, est la +même qui a valu à la Géologie, à la Géographie physique, leurs plus +solides acquisitions. Et ce travail est, dans un certain sens, plus +facile pour la Lune que pour la Terre. En effet, la grande distance de +notre satellite nous débarrasse d'une foule de traits insignifiants et +secondaires où notre attention n'aurait pu que s'égarer. Mais elle +laisse d'autant mieux en évidence un certain nombre d'objets marquants, +d'individualités frappantes qui se reconnaissent sans peine sous des +éclairements variés et que l'on retrouve, à peine modifiés, à un grand +nombre d'exemplaires. Ces objets ne sont pas simplement juxtaposés: ils +entrent en lutte, ils empiètent les uns sur les autres, et beaucoup +n'ont subsisté qu'à l'état de ruines. On entrevoit donc la possibilité +de les faire entrer dans un classement chronologique, de dire quels +caractères actuels sont associés à une antiquité plus grande, d'assigner +dans la formation des individus la part des diverses influences +physiques ou cosmiques, de trouver la raison de leurs différences. + +Un premier essai de cette méthode a conduit les sélénographes à +distinguer deux grandes classes d'objets lunaires, très inégales par le +nombre, à peu près équivalentes par l'étendue totale occupée. Ce sont +les mers, caractérisées par une surface unie et sombre, et les cratères, +dont le trait commun est une bordure circulaire. Les cratères, +infiniment plus nombreux, ont été divisés eux-mêmes en sous-groupes, +entre lesquels on n'a jamais pu tracer de frontières bien nettes. Plus +tard, au contraire, on s'est avisé que la première distinction était +factice, que les grands cirques pouvaient aussi bien être considérés +comme de petites mers, les petites mers comme de très grands cirques, et +que, si plusieurs mers semblent aujourd'hui dénuées de limites précises, +leur état actuel résulte, selon toute apparence, de la jonction de +bassins contigus et de l'effacement des cloisons interposées. + +La sélénographie a paru ainsi se condenser dans cette formule simple: +tout ce qui, sur la Lune, possède une figure bien arrêtée, est +circulaire. Il ne s'y trouve, en dehors des mers et des cratères réunis, +si l'on veut, sous le nom de _cirques_, que des perversions ou +dérivations de cette forme. + +Un tel énoncé ne peut manquer, par sa netteté même, d'être suspect aux +géographes, habitués à rencontrer sur le globe terrestre des formes +variées, irrégulières, rebelles dans l'immense majorité des cas à toute +définition géométrique. On ne voit pas pourquoi l'unité de force et de +figure aurait régné sur une planète, la diversité sur l'autre. Et +pourtant ce résumé, on doit le reconnaître, est justifié par la presque +totalité des dessins dont notre satellite a fourni le sujet. A peu près +sans exception, les auteurs ont borné leur ambition à figurer un ou +plusieurs cirques et ont traité d'une façon très sommaire tout ce qui ne +s'y rattachait pas directement. + +La question s'est posée sous une autre forme pour les auteurs de Cartes +d'ensemble, Lohrmann, Mädler et Schmidt. Il a bien fallu ici envisager +le problème sous un aspect plus large. Il existe en effet, sur la Lune, +des régions très montagneuses, assez étendues, où il est impossible de +considérer les cirques comme l'élément constitutif du sol. Ils n'y sont +représentés que par de petits exemplaires clairsemés. Ces régions (par +exemple les Alpes, le Caucase, les Apennins) sont d'ordinaire +soigneusement évitées par les dessinateurs libres de choisir leur cadre, +et considérées comme imposant une tâche particulièrement ingrate et +difficile. Beer et Mädler estiment qu'il faudrait mettre à profit toutes +les occasions favorables pendant trois années pour venir à bout du seul +massif des Apennins. Tous se sont résignés, en fin de compte, à une +figuration sommaire, purement conventionnelle, et qui ne jette aucune +lumière sur l'objet qu'elle représente. C'est que, en effet, sur ces +plateaux aux bords déchiquetés, où d'innombrables excroissances se +disputent l'espace, les notions habituelles sont déroutées, et tout fil +conducteur fait défaut. Le procédé familier aux artistes, et qui +consiste à encadrer l'objet dans des lignes volontairement simplifiées, +semble ici une infidélité dangereuse et une source d'erreurs +systématiques. + +Nulle part l'utilité des photographies n'apparaît plus manifeste. Là où +le dessinateur se perdait dans le détail, elles restituent des +ensembles. Elles font rentrer un peu d'ordre dans ce chaos apparent et y +introduisent des divisions naturelles. La comparaison fréquente +d'épreuves relatives à des phases différentes, contrôlée de temps à +autre par l'observation visuelle, fait acquérir à l'égard du sol lunaire +une familiarité à laquelle les anciens observateurs, malgré tout leur +zèle, ne pouvaient atteindre. On est frappé alors de l'importance prise +par certains traits que les cartographes ont entièrement négligés, faute +d'en saisir les véritables relations. On voit les faits antérieurs et, +jusqu'à un certain point, étrangers à l'histoire des cirques, se +multiplier, s'éclaircir et s'enchaîner. + +De ces traits anciens, les premiers en date ont toutes les chances +d'être les moins apparents: d'abord parce qu'ils ont subi à un plus haut +degré l'action des causes destructrices; ensuite parce que l'écorce, +encore faible et malléable, n'a pu s'écarter beaucoup d'une figure +d'équilibre et constituer des différences de niveau importantes. Si donc +nous tentons d'énumérer les mieux reconnaissables de ces objets, dans +l'ordre où ils se présentent à la vue, on devra plutôt renverser cet +ordre pour se rapprocher de la succession historique. Comme +confirmation, l'on devra saisir toutes les occasions de décider, entre +deux objets en conflit, lequel a usurpé la place de l'autre. + +Les caractères qui président au groupement et qui étaient pour les +cirques le diamètre, la profondeur et l'intégrité, seront, dans le cas +d'objets rectilignes, la longueur, la largeur et l'orientation. Cette +dernière particularité est la plus importante, car on ne tardera pas à +reconnaître que les traits d'une même région obéissent à une loi commune +et s'alignent sur un très petit nombre de directions. + +Dans l'énumération qui va suivre, les numéros de renvoi, en chiffres +romains, se rapportent aux feuilles de l'_Atlas photographique_ publié +par l'Observatoire de Paris, et de préférence aux quarante premières, +pour lesquelles a paru une édition réduite, plus aisée à feuilleter, due +aux soins de la Société belge d'Astronomie. Les angles de position sont, +suivant l'usage, comptés en degrés et du Nord vers l'Est. + +A. _Grandes cassures._--1. Vallée à l'ouest d'Herschel (III, IX, XXVI, +XXXIII). Large, profonde, très bien conservée et probablement récente, +elle dessine une tangente commune à deux cirques, dont le plus +méridional (Herschel _h_) a été nettement sectionné. Prolongée du même +côté, cette vallée formerait la limite ouest de Ptolémée (_fig. 43_). + +2. Sillon limitant Albategnius à l'Ouest, Halley à l'Est et dessinant, +par suite, une tangente commune intérieure aux deux contours. Cette +vallée parallèle à la précédente, plus longue mais moins creuse, a été +refoulée et interrompue par le développement de Halley (III). + +3. Deux entailles parallèles, éloignées d'une trentaine de kilomètres, +franchissant la bordure d'Hipparque à l'Ouest et s'effaçant dans la +plaine intérieure (IV, XXVI). + +4. Vallée traversant de part en part un massif montagneux, entre Pallas +et Ukert (X, XXXIII). + +5. Vallée tangente à Godin au Sud-Est (XXII, XXVI). + +6. Vallée tangente à Jules César au Nord-Ouest (XXII, XXXII). + +Tous ces objets ont à fort peu près l'angle de position 40°, qui est +aussi celui des parties orientales dans les fissures coudées d'Ariadæus +et d'Hyginus. Tous ressemblent à la vallée d'Herschel (nº 1), sans +toutefois la dépasser en profondeur et en netteté. Ils côtoient chacun +un ou plusieurs cirques, sans les entamer et sans être refoulés par eux. + +En nous éloignant un peu du centre de la Lune, nous trouverons d'autres +cassures se rattachant à la même catégorie: + +7. Mur Droit, entre Thebit et Birt. Cassure extrêmement nette, +probablement moderne, divisant en deux parties égales une grande arène +submergée. Angle de position 20° (XIV) (_fig. 44_). + +8. Rainure parallèle au Mur Droit, tangente aux bords ouest de Pitatus +et de Gauricus. Elle est discontinue et obstruée par plusieurs éruptions +subséquentes. La même orientation se retrouve dans de nombreux traits de +la même région, rejetés, à cause de leur caractère moins apparent, dans +la classe suivante (XIV). + +9. Longue cassure dirigée de Fabricius vers le Nord (XXIV, XXXI). + +10. Rainure discontinue sur la ligne Janssen A-Piccolomini (XXIV). + +11. Sillon courant vers le Sud à partir de Fermat (XXV, XXXI). + +Ces trois derniers traits, peu cohérents et médiocrement conservés, +s'accusent surtout par des différences de niveau. Leur angle de position +est voisin de 20°, plutôt au-dessous. + +12. Monts Altaï: cette grande dénivellation, remarquable par sa longueur +et sa continuité, fait partie de l'encadrement de la mer du Nectar. Elle +présente deux fronts rectilignes très étendus, soudés aux environs de +Fermat, avec des angles de position de 20° et de 45° (XXV, XXXI). + +13. Sillon traversant de part en part le bourrelet de Capella, avec un +angle de position de 45°. Il appartient, comme les monts Altaï, à +l'encadrement de la mer du Nectar (XXXI) (_fig. 33_). + +14. Vallée de Rheita, la plus colossale que l'on puisse apercevoir sur +la Lune. Elle est dans un mauvais état de conservation, refoulée et +obstruée par le développement ultérieur de plusieurs cirques. Le +parallélisme des bords, l'existence de digues transversales obliques, +accusent une formation par arrachement, avec élargissement progressif. +Angle de position 45° (XII, XXIV, XXXI). + +15. Vallée des Alpes, exemple éclatant et bien connu de la disjonction +d'un plateau montagneux sur une épaisseur de 3000m environ avec +conservation du niveau et du parallélisme des bords. Bien qu'elle +n'entame aucun cirque, son intégrité doit la faire considérer comme +moderne. Son angle de position (130°) est, comme celui de la vallée de +Rheita, répété à bien des reprises dans la région (_fig. 37_). + + +B. _Digues, crevasses, sillons rectilignes._--Les objets de cette +seconde liste, moins visibles que ceux de la précédente, rentrent comme +eux dans un petit nombre d'orientations distinctes. Refoulés ou obstrués +à peu d'exceptions près, par les cirques qu'ils rencontrent, ils se +rattachent d'une façon plus évidente à un état de choses disparu. Leur +nombre est considérable. Nous signalerons seulement ceux qui se +distinguent par la longueur et le caractère strictement rectiligne de +leur trajet. + +1. Sillons orientés respectivement sur les centres de Ptolémée et de +Albategnius A, et s'étendant à l'extérieur vers le Sud. (III) (_fig. +43_). + +2. Nombreuses stries du plateau situé entre Herschel, Davy et Moesting. +Plusieurs entament d'une façon très visible les remparts d'Alphonse et +de Ptolémée (III, IX, XXXIII). + +3. Crête des monts Hæmus, entre Taquet et Sulpicius Gallus (XXXII). + +4. Sillon parallèle aux monts Altaï, traversant la plaine à égale +distance des monts Altaï et de Polybe (XXV). + +Tous ces traits (nos 1 à 4) sont parallèles à la vallée d'Herschel et, +par suite, aux premiers objets de la liste précédente. + +5. Parties centrales des fissures d'Ariadæus et d'Hyginus: angle de +position 75° (IV, X, XXII). Ce sont deux exemples remarquables +d'indépendance totale entre le tracé d'une fissure et le relief actuel +du sol. + +6. Crevasses situées entre Archimède et Conon, perpendiculaires à la +direction générale des Apennins et coudées suivant les mêmes +orientations que la fissure d'Hyginus (X). + +7. Double fissure près de Sabine, côtoyant la base du rempart +montagneux. Elle est très nette et paraît due à la reviviscence tardive +d'une ancienne tendance à l'arrachement. Angle de position 80° (XXII). + +8. Double fissure encadrant Hésiode et formée comme la précédente de +deux traits parallèles. L'un de ces traits se prolonge à une grande +distance vers l'Est à travers des massifs montagneux, sans cesser d'être +visible à la traversée des plaines. Angle de position 120° (XIV, XIX). + +9. Vallée située en plaine entre Kies et Kies _d_. Faiblement déprimée, +elle est parallèle à la fissure d'Hésiode, à de nombreuses digues de la +région de Tycho, aux portions nord-est des remparts de Ptolémée, +d'Alphonse, d'Albategnius (XIV). + +10. Digues rectilignes s'appuyant sur la partie est du rempart de +Capuanus et constituant les restes d'un massif plus ancien que le +cirque. Angle de position 40° (VIII). + +11. Stries nombreuses sur le plateau entre Vitello et Hainzel. Angle de +position 30° (VIII). + +12. Quatre sillons parallèles à la vallée de Rheita, deux au Nord et +deux au Sud, très étendus aussi, mais beaucoup moins bien conservés. +Angle de position 45° (XII). + +13. Grande vallée irrégulière, parallèle aussi à celle de Rheita, +presque aussi large, mais fortement dégradée et discontinue. Elle est +visible de part et d'autre de Snellius et s'interrompt sur l'emplacement +de ce cirque (XII). + +14. Région striée ou cannelée, entre Pons, Zagut, Gemma Frisius et +Pontanus. Deux systèmes bien reconnaissables, formant un angle de 70°, y +sont associés (XX). + +15. Ride saillante réunissant Santbech et Colombo (XXXVIII). + +16. Très longue digue en relief de part et d'autre de Borda; elle forme, +avec le trait précédent, avec la crevasse médiane de Petavius, avec la +chaîne de cirques Rheita _e_, un système conjugué de la vallée de +Rheita. Angle de position 130° (XII). + +17. Sillon visible sur le méridien de Descartes, du côté sud, et signalé +surtout par des places blanchies (XXVI). + +18. Terrasses de Lemonnier et de Pline, sous-tendant des arcs dans le +périmètre de la mer de la Sérénité. Elles paraissent être les restes +d'une enceinte polygonale dont la mer aura, dans son mouvement +d'expansion, franchi les limites (XXVII). + +19. Terrasse allant de Théophile à Beaumont, détachant un segment en +forme d'arc dans la mer du Nectar et de tout point analogue aux +précédentes (XXVII, XXXII). + +20. _Straight Range._--Digue isolée, perpendiculaire au méridien, reste +d'une ancienne frontière de la mer des Pluies (XI, LIII). + +21. Sillons nombreux sur le plateau qui s'étend entre Bianchini et La +Condamine. Angle de position 160°. L'accroissement de l'angle de +position est sensible quand on se déplace de l'Ouest à l'Est dans la +bordure de la mer des Pluies (XI). + +22. Double série d'arêtes rectilignes formant l'ossature de l'écorce +dans le voisinage du pôle Nord. Le plus apparent des deux systèmes est +peu incliné sur le méridien (XXXVII, LII, LIII). + + +C. _Alignements d'orifices._--Il est connu depuis longtemps que la +distribution des grandes enceintes à la surface de la Lune n'est pas +arbitraire, qu'elle ne manifeste pas de condensation vers un plan comme +la Voie lactée, ni d'accumulation autour de quelques centres, comme +l'ensemble des nébuleuses. La disposition des grands cirques, toutes les +fois qu'elle affecte une apparence systématique, est linéaire. Beaucoup +d'entre eux se disposent en séries à peu près continues et dont l'unité +d'origine est aussi certaine que celles des grandes arêtes du relief +terrestre. Les individus d'un même groupe accusent une analogie de +dimensions et de structure poussée parfois à un tel degré que de simples +associations par paires ne semblent pas pouvoir être fortuites, d'autant +moins que l'orientation de la ligne des centres se retrouve presque +toujours dans des sillons rectilignes de la même région. + +La liaison est moins aisée à mettre en évidence pour les petits +orifices, en raison même de leur grand nombre. Dans les parages où ils +fourmillent, on peut les associer en chaînes de diverses manières, dont +aucune ne s'impose à l'exclusion des autres. Mais certaines mers où les +orifices n'apparaissent qu'en petit nombre présentent des alignements +d'une extrême netteté et qui doivent, à ce titre, fixer l'attention. + +Il suffira, entre beaucoup d'exemples, de citer les suivants: + +1. _Walter_, _Regiomontanus_, _Purbach_ (I).--Série de grands cirques +contigus, polygonaux, dégradés, offrant chacun de fortes différences de +niveau. L'angle de position de la ligne des centres est 35°, ce qui +rattache ce groupe à la vallée d'Herschel et, plus généralement, aux +objets désignés en premier lieu dans les deux listes précédentes. + +2. _Aliacensis_, _Werner_, _Blanchinus_, _Lacaille_.--Série parallèle et +juxtaposée à la précédente, montrant dans ses deux derniers termes des +formes plus régulièrement circulaires et mieux conservées (II). + +3. _Blancanus_, _Scheiner_, _Röst_, _Schiller_.--L'angle de position de +cette chaîne est 50°. Des digues latérales ont entravé le développement +normal de tous ces cirques, surtout du dernier dont l'allongement est +exceptionnel (XVIII). + +4. _Wilson_, _Kircher_, _Bettinus_, _Zuchius_ (XXX).--Également +encaissés entre deux digues parallèles. Angle de position 45°. + +5. Manifestations éruptives variées sur une tangente commune intérieure +aux contours d'Almanon el d'Albufeda. Angle de position 50° (XX, XXV, +XXVI) (_fig. 45_). + +6. _Arzachel_, _Alphonse_, _Ptolémée_, _Herschel_.--Ligne des centres +sensiblement parallèle au méridien. Comme il arrive dans la plupart des +séries de l'hémisphère Sud, le cirque le plus austral est en même temps +le plus régulier et le plus profond (III, IX) (_fig. 43_). + +7. _Theon junior_, _Theon senior_, _de Morgan_, _Cayley_, _Jules César_ +(XXII).--Série suivant le méridien, discontinue, mais complétée par +plusieurs orifices anonymes. Elle embrasse un espace plus grand que les +précédentes, avec la même progression. + +8. _Furnerius_, _Petavius_, _Vendelinus_, _Langrenus_.--Ensemble de +cirques énormes et de puissant relief, sur un même méridien (XXI). + +9. Cinq petits orifices disposés sur un méridien, dans la partie +nord-est de la mer de la Sérénité (V, XXIII). + +10. Ligne blanchie, discontinue, allant de Licetus à Aliacensis, en +contournant Stöfler à l'Est (XXXVII). + +11. Autre ligne blanchie, discontinue, allant de Bacon à Pons, en +contournant Büsching à l'Ouest. Cette ligne, comme les cinq précédentes, +s'écarte peu d'un méridien. Elle est remarquable par son extraordinaire +longueur. Il semble que la formation du cirque Büsching a refoulé +quelque peu l'alignement éruptif sans lui faire perdre son caractère +(XXXVII). + +12. Nombreux orifices le long d'une tangente commune aux bords orientaux +de Lexell et de Regiomontanus (XIV). + +13. Alignement sur une tangente commune aux limites orientales de Hell +et de Pitatus. Ce trait et le précédent sont voisins et parallèles. +Angle de position 140° (XIV). + +14. _Rheita e._--Fosse allongée formée par jonction d'orifices (XXXI). +L'angle de position (150°) s'est déjà rencontré souvent dans les +cassures de la même région. Il y est aussi représenté par plusieurs +couples de grands cirques voisins et semblables, comme Snellius et +Stevinus, Metius et Fabricius. + + +D. _Enceintes quadrangulaires sans rupture, à rebord saillant._--Une +collection d'objets particulièrement intéressants au point de vue qui +nous occupe se rencontre dans le voisinage du pôle Nord. Les cirques y +sont assez rares et sont remplacés par des plaines que divisent et +encadrent de minces cordons saillants. Toutes ces plaines paraissent +être au même niveau et constituer la surface moyenne de la planète. Ce +sont les cordons qui semblent surajoutés, de manière à diviser, suivant +un plan géométrique, cette étendue uniforme. Cette structure est +aujourd'hui limitée à la région arctique. On trouve cependant, sur la +rive sud de la mer du Froid ou dans le quadrant sud-ouest quelques +objets qui semblent, comme Egede (V), des survivants ou des précurseurs +du même type. + +Les murs de séparation sont assez endommagés, souvent doubles et coupés +de brèches. Mais deux directions y dominent toujours, en sorte que les +plaines encadrées se rapprochent plus du losange que du cercle. Les +déformations considérables amenées dans cette région par la perspective +font qu'il est malaisé de préciser les déviations par rapport au losange +ou d'évaluer les angles de position. Nous citerons comme +particulièrement bien dessinés les objets suivants: + +1. J. Herschel (XI, LIII).--2. Goldschmidt (XXIII).--3. Gärtner (XXVIII, +XXXV).--4. Kane (XXXV).--5. Arnold (XXXV).--6. Peters (XXXV).--7. Méton +(XXXV, LII).--8. Euctemon (XXXV).--9. W.-C. Bond (XIII, XXIII). + +Le dernier exemple est instructif en ce qu'il nous conduit à envisager +les enceintes quadrangulaires comme des formes préliminaires de cirques, +frappées d'arrêt dans leur développement. Les orientations de W.-C. Bond +concordent avec celles d'Egede, avec les directions qui dominent dans +les Alpes, y compris la grande vallée, avec les sillons qui constituent +des cadres autour d'Eudoxe et de Platon. En comparant W.-C. Bond et +Eudoxe (V, XIII, XXV), on se convaincra bientôt que l'enceinte +quadrangulaire qui constitue le premier est l'analogue du cadre d'Eudoxe +et non du cirque lui-même, en sorte que nous avons dans la région +arctique de nombreux emplacements préparés pour des cirques futurs, mais +pour la plupart demeurés vides. Là où le cirque s'est développé, il est +quelquefois demeuré en deçà des limites qui lui étaient tracées. Mais, +le plus souvent, il les a remplies et dépassées, au point d'effacer et +de rendre méconnaissable le losange primitif. + +A notre avis, l'absence de liaison apparente entre les cordons saillants +et les plaines qu'ils entourent n'autorise pas à regarder les cordons +comme étant d'importation étrangère. Il est beaucoup plus probable que +chacun d'eux est le produit du sol qui le porte et qu'il s'est trouvé +mis en relief par suite de l'affaissement du centre de la case. C'est à +la submersion des parties centrales affaissées qu'est dû l'isolement des +cordons par rapport aux plaines adjacentes, de même que celui des +montagnes intérieures par rapport aux bourrelets des cirques. + + +E. _Tangentes aux remparts._--Nous avons groupé ici quelques objets qui +auraient pu figurer dans nos trois premières listes à cause de la +situation spéciale qu'ils occupent par rapport aux cirques. Des traits +rectilignes tangents aux remparts actuels s'accusent soit comme arêtes +en relief, soit comme rainures, soit comme traînées blanches avec des +recrudescences locales. Ces mêmes traits se distribuent, dans chaque +région, entre des orientations peu nombreuses, et cette condition, +incompatible en apparence avec la situation de tangente commune à +plusieurs enceintes, lui est au contraire souvent associée. Il est +commun de voir le contact s'effectuer non par un seul point, mais sur +une étendue plus ou moins grande. En pareil cas, c'est le cercle qui est +déformé et non le trait rectiligne. La déformation est soustractive, +c'est-à-dire que le contour circulaire, sans montrer de tendance à +rejoindre les traits dont il s'approche, est entamé par ceux qu'il +rencontre et entravé dans son développement normal. Les cirques alignés +admettent volontiers des tangentes communes orientées comme la ligne qui +joint leurs centres. + +On pourra se reporter, pour avoir la confirmation de ces remarques, aux +objets suivants énumérés à peu près dans l'ordre où croissent leurs +angles de position: + +1. Sillon touchant les bords occidentaux de Purbach, Regiomontanus, +Walter (I). + +2. Traits limitant Alphonse respectivement à l'Est et à l'Ouest. Ces +deux traits sont parallèles au précédent et à la veine médiane du cirque +(III, XXIII) (_fig. 43_). + +3. Digue saillante formant tangente commune intérieure à Heinsius et à +Wurzelbauer (XIV, XIX). + +4. Sillon formant tangente commune intérieure à Clavius et à Maginus +(XVII). Ce trait s'écarte peu, comme les trois précédents, de l'angle de +position 35°. + +5. Tangente commune aux remparts est de Maginus, Street et Tycho (VII) +(_fig. 47_). + +6. Sillon profond sur le trajet d'une tangente commune intérieure aux +remparts d'Albategnius et de Halley (III, XXVI). + +7. Longue coupure isolant le rempart d'Archimède du massif montagneux +situé plus au Sud (XXXIV). + +8. Sillon dessinant une tangente commune intérieure à Aristillus et +Autolycus (V, X, XXXIV). + +9. Vague saillante, à crête blanchie, suivant une tangente commune +intérieure à Kane et à Démocrite et se prolongeant au delà de celui-ci +(XXVIII). + +Pour les objets énumérés de 5 à 9, l'angle de position se tient aux +environs de 40°. + +10. Sillon limitant à la fois les remparts ouest de Clavius et de +Longomontanus (VII) (_fig. 47_). + +11. Digue tangente au rempart est de Capuanus (VIII). + +12. Bord de plateau tangent au rempart ouest de Campanus (VIII). + +13. Digue touchant les bords méridionaux de Tycho et de Heinsius. Elle +se prolonge au delà de Heinsius, dont elle a entravé l'expansion normale +(XVIII). + +14. Ligne tangente à Albategnius et à Ptolémée, du côté nord, et à +Herschel du côté sud (III, XXVI). Elle est signalée par un chapelet +d'orifices. L'angle de position, qui se tenait, pour les quatre objets +précédents, entre 45° et 50°, passe ici à 70° (_fig. 43_). + +15. Grande cassure limitant Delambre au Nord-Ouest (XXII). + +16. Sillon formant tangente commune au Nord aux remparts de Delambre et +d'Hypatie. + +Ces deux derniers traits, voisins de la fissure déjà citée de Sabine, +ont comme elle pour angle de position 70°. + +17. Arête blanchie formant tangente commune aux côtés nord de Démocrite, +Thalès, Strabon. Cette arête a contrarié le développement normal de +Démocrite. Angle de position 90°. + +18. Digues encadrant, au Nord et au Sud, le bourrelet de Tycho. Angle de +position 130° (VII). + +19. Crête formant tangente commune à Hipparque, Albategnius, Ptolémée. +Angle de position 130° (IV, XXIII) (_fig. 43_). + +20. Sillon tangent au bord ouest de Barocius et entamant Clairaut. Angle +de position 140° (XVII). + +21. Sillon tangent au bord ouest de Maurolycus et entamant Barocius. +Angle de position 140° (XVII). + +22. Chaîne formant tangente commune intérieure à Borda et à Cook (XXI). + +23. Chaîne dessinant une tangente commune intérieure à Santbech et à +Colombo (XXI, XXVII). + +24. Prolongement du bord oriental de Stevinus (XII). L'angle de position +de ce trait, comme des deux précédents, est de 160°. + +25. Digue touchant les limites ouest de Vendelinus C et de Langrenus et +dépassant, au Nord comme au Sud, les limites indiquées (XXI, XXXVIII). + +26. Deux digues parallèles encadrant Messala et se prolongeant au Nord +(XXIX). + +27. Chaîne tangente au bord ouest de Gassendi (XXX) (_fig. 50_). + +28. Tangente commune aux remparts ouest d'Arzachel et d'Alphonse (III, +IX). Ce trait, comme les trois précédents, suit le méridien (_fig. 43_). + +29. Chaîne prolongeant le bord oriental de Furnerius (XII). Angle de +position 10°. + +30. Chaîne prolongeant le bord oriental de Véga (XII). Angle de position +10°. + +Un catalogue plus complet ferait ressortir, dans la série des angles de +position, des lacunes bien marquées, dont la plus étendue paraît tomber +entre 90° et 130°. + + +F. _Cirques anguleux._--La présence de digues ou de sillons tangents aux +remparts des cirques amène dans le contour de ceux-ci des déformations +systématiques, visibles surtout au voisinage du terminateur. Ces +déformations affectent peu les cirques petits et modernes, beaucoup plus +les enceintes vastes, hétérogènes et jouant un rôle passif en cas de +conflit. + +Dans une région où un seul système de traits parallèles prédomine +nettement, les bourrelets circulaires sont simplement tronqués par +suppression d'un segment et s'arrêtent à la rencontre des traits, +presque toujours constitués par des digues saillantes. Nous +mentionnerons, comme exemples de cette structure, Heinsius (VII), +Lacaille et Faye (XX), la plupart des cirques de l'entourage de Tycho +(XVIII) (_fig. 47_), de nombreux orifices entre Licetus et Maginus +(XVII). Les digues limites, dans ce dernier cas, sont parallèles à la +ligne des centres de Licetus et de Clavius. + +Lorsque deux systèmes associés prennent une importance à peu près égale, +on observe des formes de passage du cercle au parallélogramme et, parmi +les parallélogrammes, le losange domine, comme si les bandes intéressées +par une intumescence devaient offrir, dans les deux systèmes, des +largeurs égales. + +Quand deux cirques voisins sont limités à un même trait, il y a souvent +égalité approximative dans les dimensions, dans les distances des +centres à la limite commune, et par suite aussi, dans les angles. Mais +il n'est pas rare que la similitude soit réalisée avec des dimensions +très différentes. + +On pourra noter, comme losanges bien formés, Egede (V), Gruemberger +(XVIII); comme distinctement quadrangulaires: la grande enceinte +comprenant Hell et Lexell (I), Pontanus (II, XXV), Cléomède (XXIX); +comme pentagonale, l'enceinte située à l'est de Burg et formant la +partie la plus déprimée du lac de la Mort (XXVIII); comme hexagonaux: +Ptolémée, Alphonse (III, XXIII), Albategnius (III, IV, XXIII), Rhætius +(IV), Janssen (XXIV) (_fig. 39_), la mer des Crises (XXI, XXVII, XLI) +(_fig. 32_); comme exemples de similitude: Aristote, Egede (V, XIII), +Cyrille, Tacite (XXV, XXXI), Ptolémée, Réaumur, Alphonse (XXXIII), +Eudoxe, Theætetus (XIII), le groupe Walter, Aliacensis, Regiomontanus, +Purbach, Nonius, Blanchinus (I, II, XXV). Il y a, dans ces six derniers +cirques, accord général pour l'orientation des côtés rectilignes. + +On trouve enfin des cirques irrégulièrement anguleux, où se reconnaît la +réalisation successive de deux plans différents. La nouvelle enceinte, +orientée autrement que l'ancienne, s'est à peu près superposée à +celle-ci, dont une partie notable a été respectée. De ce nombre sont +Gauricus, Tycho, Maginus (VII), Clavius (VII, XVIII) (_fig. 47_), +Campanus (VIII), Calippus (XIII), plusieurs formations anonymes entre +Godin et Hind (IV), des bourrelets de faible relief englobés dans Atlas, +Hercule, Endymion, Posidonius, Aristote, Eudoxe (XXXV), Gassendi (XL) +(_fig. 50, 51_). + + +G. _Cirques encadrés._--Les digues et sillons rectilignes d'une même +région peuvent être associés de diverses manières pour former des +polygones convexes. Certaines de ces associations semblent +particulièrement voulues et soulignées par la nature. Ce cas se présente +quand le polygone circonscrit à peu de distance un effondrement +nettement limité. L'excavation s'étend par une série de ruptures dont +les gradins intérieurs des cirques sont les témoins. + +Quand les sillons qui entourent un cirque se rattachent à deux systèmes +équidistants et forment par suite des losanges, le contour du cirque +arrive à toucher en même temps les quatre côtés du losange. Mais, quand +l'équidistance n'a plus lieu, l'inscription d'un cercle dans le +quadrilatère cesse d'être possible. La cassure s'arrête aux premiers +côtés qu'elle rencontre, tend à se développer vers les autres, et la +régularité du contour est altérée. + +Enfin la rencontre du dernier côté n'impose pas nécessairement un arrêt +au développement du cirque. Celui-ci peut s'étendre encore et excéder +son cadre. Il est instructif de remarquer, en pareil cas, que le sillon +dépassé peut demeurer visible à l'intérieur du cirque aussi bien qu'au +dehors, au delà des intersections avec les sillons conjugués. Cette +circonstance montre que l'expansion du cirque s'est accomplie avec une +certaine lenteur, sans entraîner la destruction complète du relief +préexistant. Il n'est donc pas admissible que l'excavation, dans ses +limites actuelles, corresponde à une empreinte de projectile ou à une +portion d'écorce ramenée à l'état de fusion. + +Il arrive assez souvent que, dans son état d'extension actuelle, le +cirque n'atteint aucune des limites du cadre, mais la relation des deux +formes est manifestée par la coïncidence approchée de leurs centres. Le +périmètre du cirque est toujours défini par l'affaissement de +l'intérieur, celui du cadre l'est le plus souvent par un léger excès +d'altitude relativement aux plateaux voisins. Presque toujours le cirque +a des limites mieux arrêtées que le socle qui le porte, et celui-ci a +plus ou moins perdu sa forme quadrangulaire par suite de l'usure et de +la démolition des angles. Cet état de ruine peut aller jusqu'à ne +laisser en relief que le bourrelet circulaire. Mais, chaque fois que les +frontières du socle sont restées visibles, elles coïncident en direction +avec des parties rectilignes du contour des mers ou des cirques voisins. +Le socle apparaît ainsi comme le précurseur du cirque et comme +subordonné plus étroitement que lui à la structure générale de la +région. + +On peut prendre comme exemples de bassins ayant respecté leurs cadres +les objets suivants: + +Aliacensis, Werner (II), W.-C. Bond (XXIII), Riccius (XXV), Eudoxe (V, +XIII, XXXV), Petavius (XII, XXI, XXXVIII) (_fig. 41_). + +D'autres appellent des remarques particulières. Ainsi, pour Albategnius +(III, IV) et Arzachel (III), les côtés des cadres sont parallèles. Sacro +Bosco, Pons et Fermat (XXV) sont englobés dans une même enceinte +quadrangulaire dont un côté forme la ligne de faîte des monts Altaï. +Pour Tycho (VII), le cadre embrasse un espace beaucoup plus étendu que +le bourrelet et limité par des digues saillantes. Tout l'espace +intermédiaire a éprouvé un affaissement relatif. Maginus (XVII) est +confiné dans un angle du cadre, dont les côtés les plus apparents sont +parallèles à la ligne Licetus-Clavius. Il le remplit au Sud et à l'Est, +mais laisse un espace libre au Nord et à l'Ouest. Les mers du Nectar +(XXVII) (_fig. 33_) et de la Fécondité (XXXVIII) sont comprises dans de +vastes losanges. La bordure montagneuse de la mer des Crises (XXI, +XXVIII, XXIX) (_fig. 32_) est sectionnée par des sillons rectilignes, +parallèles aux limites de la plaine. Aristarque (_fig. 48_) s'appuie à +l'Est sur un grand parallélogramme, distingué de la mer par une teinte +plus sombre. + +Voici maintenant quelques exemples de cirques qui ont dépassé un ou +plusieurs côtés de leurs cadres primitifs sans les faire entièrement +disparaître: + +1. Clavius (VII). On distingue très bien des digues parallèles, mais +discordantes, qui ont successivement servi de limites (_fig. 47_). + +2. Pitatus et Wurzelbauer (XIV, XIX). + +3. Scheiner (XVIII). Le cirque est inscrit dans un losange qu'il ne +remplit pas du côté de l'Est. Il est, au contraire, traversé, dans sa +partie ouest, par un sillon qui complète l'encadrement. + +4. Delaunay (XX) est compris dans un losange qui a fortement entravé son +développement régulier, tout en déformant aussi les enceintes voisines +de Lacaille et de Faye. + +5. Platon (XXXIV). Le cirque s'est développé avec une régularité +parfaite, tout en excédant son cadre au Nord et à l'Ouest (_fig. 40_). + +Enfin, la survivance d'un socle quadrangulaire légèrement saillant se +vérifie autour de Copernic (IX) (_fig. 38_), Taruntius (XXI), Apianus +(XXV), Delambre (XXVI, XXXII), Alfraganus (XXVI), Théophile (XXVII) +(_fig. 31_), Pline (XXXII). + + +H. _Massifs partagés en cases._--Une portion d'écorce lunaire, +distinguée de la région environnante par une altitude un peu supérieure +et limitée par des lignes de relief parallèles, n'est pas toujours le +lieu d'élection d'un cirque développé autour du même centre. Il peut se +faire que la case ainsi définie renferme deux ou plusieurs cirques +d'importance à peu près égale ou qu'il ne s'y montre aucun cirque +réellement notable. Les massifs montagneux les mieux dessinés de la +Lune, qui sont des régions pauvres en cirques, sont ainsi divisés en +compartiments et, pour chacun de ces compartiments, le centre présente, +relativement aux bords, une dépression faible, sans limites précises. + +Nous citerons comme témoins de cette structure, presque toujours mal +conservée et remontant, par suite, à une période ancienne, les objets +suivants: + +1. Bloc formant à Théophile et à Cyrille un socle quadrangulaire commun +(XXXII). + +2. Massif quadrangulaire comprenant Alfraganus et Taylor (XXXII). + +3. Plateau renfermant Agrippa, Godin, Rhæticus (IV). + +4. Groupe terminal des Apennins vers le Nord (V, X, XXII) (_fig. 36_). + +5. Massif étendu terminant les Apennins vers le Sud (XXXIV). + +6. Bloc central des Apennins, à peu près rectangulaire, montrant bien la +supériorité d'altitude des bords par rapport au centre (XXIII, XXXIV) +(_fig. 36_). + +7. Massif principal des Alpes, entre Cassini et la grande vallée (V, +XIII, XXIII) (_fig. 37_). + +8. Bloc situé entre Ramsden et Hippalus (VIII) (_fig. 49_). + +9. Plateau rectangulaire situé entre Jules César et Ménélas (XXII). + +10. Plateau de Censorinus, entre les mers de la Tranquillité et de la +Fécondité (XXVII, XXXII). + +11. Massif de Vitruve, possédant un périmètre quadrangulaire ébréché au +Sud (XXVII). + +12. Pâté montagneux en losange, entre Campanus et Vitello (XL). + +13. Grand plateau en losange, englobant Eudoxe et son socle (XXXV). + +Les objets que nous venons d'énumérer sont tous assez éloignés des bords +du disque. En effet, les limites des compartiments sont, en raison de +leur faible relief et de leur état de dégradation, difficiles à +reconnaître sous une incidence rasante. Néanmoins, une fois l'attention +attirée sur ce point, on se convaincra bientôt que le centre du disque +n'est nullement privilégié sous ce rapport. + + + +CHAPITRE XIV. + +TÉMOIGNAGE APPORTÉ PAR LA LUNE DANS LE PROBLÈME +DE L'ÉVOLUTION DES PLANÈTES. + + +_Les lois du réseau rectiligne._--L'inspection qui vient d'être faite +confirme une règle, _a priori_ vraisemblable, et à laquelle conduit +aussi tout essai de classification des cirques: la physionomie des +orifices lunaires est subordonnée à la constitution de l'écorce aux +dépens de laquelle ils ont été formés, et celle-ci s'est modifiée avec +le temps dans le sens d'un accroissement progressif d'épaisseur et de +résistance. + +Les orifices régulièrement circulaires, aux flancs raides, très creux en +proportion de leur diamètre, sont formés aux dépens d'une croûte +épaisse. Ils sont modernes et en général bien conservés. + +Les bassins polygonaux, comportant des inclinaisons plus douces, +accusent des différences de niveau plus faibles, en rapport avec la +moindre épaisseur des fragments solides mis en jeu. Ils sont anciens, +attaqués par diverses causes de ruine, et notamment par la superfétation +de cirques plus récents. + +L'examen des sillons et des blocs montagneux nous met en présence d'une +période plus reculée encore, celle où les mouvements du sol lunaire, +dans le sens vertical, portaient à la fois sur des compartiments bien +plus étendus que les cirques et même que les mers actuelles. Les limites +de ces fragments avaient des courbures comparables à celles du globe +lunaire lui-même, et nous pouvons, au point de vue de leur influence sur +les formations ultérieures, considérer ces limites comme rectilignes. +C'est ainsi, pour prendre un exemple familier aux géographes, que les +Cartes des courants généraux de l'atmosphère et de l'Océan présentent un +dessin bien plus ample, bien plus largement tracé que le relief des +continents. + +Les faits rassemblés dans le Chapitre précédent nous semblent assez +nombreux, assez concordants pour autoriser les conclusions suivantes: + +La croûte solide de la Lune, à l'époque la plus ancienne où nous +puissions remonter, a été constituée, dans toutes ses parties, par un +assemblage de cases polygonales juxtaposées et imparfaitement soudées. + +Ces cases ont pour forme élémentaire le losange. Leur constitution tient +à l'existence simultanée, dans une même région de la Lune, de deux +systèmes principaux de sillons ou de rides. Les sillons d'un même +système sont à peu près parallèles et équidistants. + +La troncature des angles aigus des losanges fait apparaître assez +souvent des hexagones, plus rarement des pentagones. Ce phénomène révèle +la superposition, aux deux systèmes principaux de sillons parallèles, +d'un troisième système sensiblement incliné sur les deux premiers. + +Dans les deux systèmes principaux d'une même région, l'équidistance des +rides est à peu près la même, en sorte que le rapport des dimensions +linéaires d'une même case tombe généralement aux environs des nombres 1, +2 ou 1/2. + +L'angle aigu des deux systèmes principaux d'une même région surpasse +presque toujours 60°, si l'on tient compte de la déformation par la +perspective, et peut approcher de 90°. + +L'orientation des deux systèmes principaux, par rapport au méridien, +varie lentement avec la longitude. Dans la partie centrale du disque, +les deux systèmes sont notablement inclinés sur le méridien. Près des +bords, l'un des deux systèmes tend à devenir parallèle au méridien. + +La frontière commune de deux cases adjacentes constitue, dans la +majorité des cas, une digue en relief. Il arrive aussi, moins +fréquemment, que cette frontière est formée par une rainure discontinue; +elle peut enfin être simplement une ligne faible de l'écorce, sur +laquelle la présence de traînées blanches et de petits orifices +réguliers trahit des manifestations éruptives. + +Deux cases adjacentes ont pu éprouver, l'une par rapport à l'autre, un +certain jeu horizontal, amenant une discordance entre les diverses +parties d'un même sillon. Ce jeu s'effectue par arrachement plutôt que +par plissement, par traction plutôt que par poussée. Il est rare qu'une +différence de niveau notable se soit établie entre une case et +l'ensemble de ses voisines. + +La formation du réseau, dans son ensemble, remonte à une époque où la +Lune n'avait qu'une mince écorce solide, en sorte qu'il ne pouvait s'y +créer de différences d'altitude importantes. + +Le réseau rectiligne ne subsiste nulle part dans son état initial; les +principales circonstances qui ont amené sa disparition ou son effacement +partiel dans la croûte épaissie paraissent être: + +1° Des mouvements tangentiels importants, affectant à la fois un grand +nombre de compartiments soudés et déterminant des ruptures suivant des +lignes irrégulières, en discordance avec celles du réseau primitif; + +2° Une période volcanique très longue et très générale, amenant des +alternatives d'intumescence et d'affaissement dans l'étendue d'une même +case ou de plusieurs cases adjacentes, et aboutissant au sectionnement +de l'écorce suivant des cercles de faible rayon; + +3° L'envahissement par des nappes liquides de vastes régions affaissées. + + +_Influence du réseau rectiligne sur les formations plus récentes._--Tout +en succombant dans cette lutte, bien des fois séculaire, le réseau +rectiligne a laissé des vestiges si nombreux et si clairement +coordonnés, que nous sommes autorisés à conclure à son universalité dans +un passé lointain. Il a exercé une influence passive, mais encore +reconnaissable sur la structure et la délimitation des masses +montagneuses, sur l'alignement, la distribution et le contour des +cirques, sur la forme même des mers. Il s'en est produit des rééditions +affaiblies sur divers points où l'épanchement de grandes masses liquides +avait reconstitué momentanément, sur une échelle moindre, des conditions +analogues à celles de la planète fluide. + +Dans les régions où la multiplication excessive des orifices modernes a +fait disparaître les sillons primitifs, ceux-ci manifestent leur +existence ancienne par des chaînes de cirques orientées suivant +certaines directions préférées. On conçoit, en effet, que le +sectionnement préalable de l'écorce en bandes offrira, sur certaines +lignes, une issue plus facile aux forces intérieures. Il en résultera +que des bassins à peu près contemporains et de même dimension se +présenteront par séries. Veut-on, au contraire, faire déterminer +l'emplacement des cirques par des chocs d'origine externe, une telle +distribution apparaît comme dénuée de toute probabilité. + +Les cases contiguës sont séparées, soit par des sillons en creux, soit +par des digues en relief. Le premier mode de division domine dans les +massifs montagneux de la région équatoriale, le second dans la région +arctique. L'un et l'autre apparaissent comme passifs vis-à-vis des mers +ou des cirques, mais c'est la forme saillante qui a opposé l'obstacle le +plus efficace à l'expansion des bassins circulaires. Quand cette +expansion l'emporte, la partie englobée du sillon rectiligne n'est pas +fatalement condamnée à disparaître. Elle s'affaisse plus ou moins à +l'intérieur du cirque et forme palier intermédiaire entre la plaine +intérieure et le plateau. Les mêmes orientations, en très petit nombre, +se retrouvent dans le contour polygonal du cirque, dans ses terrasses +intérieures, dans les sillons qui l'encadrent à distance. Ce ne serait +pas le cas si, comme l'a pensé le professeur Suess, le cirque entier +représentait une portion de croûte ramenée à l'état liquide par un flux +de chaleur interne. + +L'indépendance de la plupart des sillons par rapport au relief des +régions traversées, le plan large et régulier qui préside à leurs +directions, montrent qu'ils sont le produit de causes anciennes et +profondes. Il en est de même des grandes fissures tracées en plaine, +comme celles d'Ariadæus, d'Hyginus, de Triesnecker. Elles présentent des +portions rectilignes et parallèles, séparées par des coudes très nets. +Leur orientation, en concordance avec la structure générale de la +région, se retrouve à peu de distance dans les contours polygonaux +d'Agrippa, de Godin, de Rhæticus, de la mer des Vapeurs. Donc ces +fissures, bien que tracées à travers la surface unie d'une nappe +solidifiée, ne sont point le résultat de l'action de la pesanteur sur +cette nappe. Leur présence révèle le jeu invisible des compartiments +submergés. Elle décèle des efforts de traction, exercés au cours même de +la période volcanique sur des fragments étendus de l'écorce +sous-jacente. La même remarque s'applique au Mur Droit, rattaché par sa +direction au même groupe que la veine médiane d'Alphonse, aux veines de +la mer du Froid, parallèles aux limites du massif des Alpes, à la +crevasse médiane de Petavius, parallèle à deux côtés du cadre extérieur +(_fig. 41_). + +Par contre, on est fondé à parler d'un sectionnement rectiligne à la +fois récent et superficiel, à propos des enceintes secondaires qui se +sont formées à l'intérieur de Gassendi, d'Atlas, de Posidonius, +d'Hercule. Leur dessin anguleux est une réédition locale et affaiblie +d'un état de choses autrefois général (_fig. 50, 51_). + + +_De l'origine du réseau rectiligne._--D'après l'ensemble des faits +astronomiques et géologiques, la Terre a traversé trois grandes phases +nettement différentes: une période de fluidité totale, une période de +solidification superficielle, une période aqueuse. Dans cette dernière +phase, la constitution et l'aspect du sol sont principalement déterminés +par l'eau qui le recouvre ou s'y précipite. Presque toutes les causes +que nous voyons à l'oeuvre aujourd'hui en dérivent et tendent à effacer +le relief. + +Sur la Lune l'eau fait défaut actuellement et elle n'a pas laissé de +traces d'une intervention active dans le passé. La nappe océanique et la +couverture sédimentaire sont absentes. Il suit de là que la Lune est +particulièrement propre à nous apprendre comment la solidification s'est +accomplie et comment s'est effectué le passage de la première période à +la seconde. + +Plus petit, notre satellite a évolué plus vite: mais depuis longtemps +déjà la permanence y règne à un tel degré que les traits les mieux +visibles de la surface lunaire peuvent être comparables, par leur âge, +aux plus anciens accidents du sol terrestre. La dernière période de +destruction traversée a été celle de la formation des cirques. Ses +ravages n'ont pas été tels que l'état immédiatement antérieur ne puisse +être reconstitué avec une probabilité très élevée. + +Il y a eu, dans notre opinion, une époque où tous les accidents de la +surface de la Lune se partageaient entre deux types: le type arctique, +plaines quadrangulaires encadrées de cordons saillants (_fig. 46_), le +type équatorial formé de losanges assemblés, sans dépression notable du +centre des cases. Il est facile d'imaginer la transition de l'un à +l'autre, en supposant que les cordons perdent graduellement leur relief +et se transforment en sillons irréguliers. Le problème consiste +maintenant à expliquer comment l'une ou l'autre de ces formes a pu +dériver de l'état initial le plus vraisemblable, par le jeu régulier des +lois physiques. + +Les planètes et leurs satellites ont commencé par être fluides dans +toute leur masse. Leur forme sphérique le démontre et jamais, +croyons-nous, une contestation sérieuse ne s'est élevée sur ce point. +Tant que cet état persiste, la surface de la planète, constamment +renouvelée, dissipe dans l'espace une quantité de chaleur bien +supérieure à celle qui est reçue du Soleil. C'est à la surface que se +produit le refroidissement le plus actif et que les scories doivent se +former tout d'abord. + +Que deviennent les îlots ainsi constitués? Ici, la divergence des +théories se manifeste. Les uns (Lord Kelvin, MM. King et Barus, etc.) +veulent que les particules solidifiées plongent à l'intérieur, où elles +reprennent bientôt l'état liquide sous l'influence d'une température +plus haute. Ainsi s'effectue un brassage prolongé qui tend à établir +dans toute la masse une température à peu près uniforme à un moment +donné, mais décroissante avec le temps. Pour nombre de substances, la +compression favorise le passage à l'état solide. C'est donc au centre, +où les pressions sont plus fortes, que la solidification commence, pour +se propager ensuite vers la surface. Dans ce système, la Lune est +totalement solidifiée; la Terre l'est aussi, sauf des poches de lave +relativement insignifiantes, qui donnent lieu aux éruptions volcaniques. + +La thèse opposée, plus en faveur près des géologues (Suess, de +Lapparent, Sacco, etc.), admet que, dans l'état de fluidité, les +matériaux se sont disposés par ordre de densité croissante, en allant de +la surface au centre. Les substances peu denses sont ainsi les plus +exposées au refroidissement. Plusieurs d'entre elles, à l'exemple de +l'eau, se dilatent par la solidification. Elles vont donc former une +croûte solide graduellement épaissie. Le retour à l'état liquide sera +pour elles une rare exception, bien que la partie fluide doive +prédominer longtemps encore par sa masse. La conductibilité des roches +pour la chaleur est, en effet, si faible que la solidification totale +d'une planète, par l'extérieur, semble devoir réclamer autant ou plus de +temps que l'extinction du Soleil. + +Nous avons indiqué, au Chapitre VII de ce Livre, diverses raisons qui +tendent à faire limiter à un petit nombre de myriamètres l'épaisseur de +la croûte terrestre, c'est-à-dire de la couche où la rigidité des +matériaux s'oppose aux courants de convection. La Lune fournit à l'appui +de la même thèse des arguments d'un autre ordre, mais qui sont bien loin +d'être négligeables. + +Les traits anciens du relief lunaire rentrent dans un plan mieux défini +et plus régulier que celui des chaînes de montagnes terrestres. Nous y +trouvons comme élément essentiel des fractures disposées en séries +parallèles, avec de faibles dénivellations. L'intervalle de deux +fractures consécutives n'est jamais qu'une petite fraction du rayon +lunaire. Là où cette structure s'efface, on voit sans peine que sa +disparition est due à des éruptions volcaniques ou à d'abondants +épanchements liquides qui ont nivelé la surface. + +Cette figure est précisément celle que nous devons nous attendre à +rencontrer dans l'hypothèse d'une écorce mince et non malléable. Quand +la variation des forces extérieures tend à imposer à la masse fluide une +nouvelle figure d'équilibre, satisfaction est donnée à cette tendance +par la formation de crevasses successives rendant possible la flexion de +l'écorce, ainsi qu'on peut l'observer sur les glaciers. Si la flexion +ainsi réalisée n'est pas suffisante, le liquide intérieur comprimé +déborde par les crevasses et les oblitère. L'intervalle d'une fissure à +l'autre sera du même ordre que l'épaisseur de la croûte et variera dans +le même sens. Entre les deux lèvres d'une même fissure, la différence de +niveau sera toujours moindre que l'épaisseur de la croûte, car elle ne +saurait lui devenir égale sans que le fragment inférieur ne soit inondé. +Ce n'est plus alors un sillon que l'on observe, mais une terrasse, comme +celles dont le Mur Droit nous offre l'exemple le plus net. + +Avec le temps, les nappes épanchées se figent, l'épaisseur de la croûte +augmente, les ruptures deviennent plus rares et plus espacées, mais +aussi peuvent donner lieu à des inégalités plus fortes. Enfin, l'écorce +devient tellement résistante qu'elle ne cède plus qu'accidentellement +sur des points faibles, où se forment des cheminées volcaniques. Il +semble aujourd'hui que l'ère des conflits soit close. Nous ne voyons +plus sur la Lune aucune nappe liquide qui trahisse un épanchement +récent, ni même aucun espace un peu notable qui n'ait reçu et gardé des +dépôts éruptifs. + +Les choses se passeront tout autrement dans la théorie de Lord Kelvin, +qui fait croître le noyau solide à partir du centre. Cet accroissement +s'effectue grain par grain, avec lenteur et régularité, comme celui dont +les couches stratifiées de l'écorce terrestre sont le résultat. Toute la +masse acquiert une température presque uniforme, voisine du point de +solidification. Tant que la nappe liquide est assez abondante pour +couvrir toute la surface, elle se dispose à chaque instant suivant les +exigences de l'isostase. On n'aperçoit aucun motif pour que la figure du +noyau s'écarte d'une surface de niveau répondant à la valeur moyenne de +la pesanteur, c'est-à-dire d'un sphéroïde très uni. + +A la vérité, la nappe liquide, diminuant toujours, laissera émerger des +portions d'abord très petites, puis de plus en plus grandes de ce noyau +solide. Mais quelle cause invoquera-t-on pour faire naître, soit sur les +îlots, soit sur les continents, un relief brusque et accidenté? Ce ne +sera point la réaction du liquide intérieur, que la théorie a justement +pour objet de supprimer. Ce ne sera pas davantage l'érosion, puisque les +bassins lunaires n'ont nulle part le caractère de vallées ouvertes. La +contraction par refroidissement, déjà trouvée à peine suffisante dans la +première théorie pour expliquer le relief terrestre, nous échappe ici, +puisque la période antérieure a eu pour effet nécessaire d'amener le +globe entier à une température uniforme et médiocrement élevée, celle de +la solidification des minéraux. + +Reste, pour expliquer le relief lunaire, l'action des forces extérieures +émanant du Soleil ou de la Terre. Il est clair que ces forces, agissant +sur toutes les particules du globe solide, varient d'une manière lente +et continue. Si la limite de résistance est dépassée, la déformation +s'accomplira par voie de fissures et de glissements intéressant toute la +masse du globe et non pas seulement des écailles superficielles. Nous +n'avons aucune chance de voir apparaître une agglomération dense de +montagnes abruptes et de vallées profondes. + +Enfin, si l'on admet que la solidification porte en dernier lieu sur une +mince couche superficielle, on ne voit pas à quel réservoir +s'alimenteront les nombreuses et abondantes éruptions volcaniques dont +la Lune a été le théâtre. On ne s'explique pas la présence de ces nappes +unies qui couvrent le fond des mers et des cirques et qui attestent des +solidifications lentement opérées, à des niveaux qui diffèrent de +plusieurs milliers de mètres. + +Que l'on envisage, au contraire, la réaction d'une grande masse fluide +sur une écorce relativement mince et hétérogène, la température peut +monter vers le centre à des chiffres très élevés, la contraction par +refroidissement reprend le rôle principal dans l'établissement du +relief, les inégalités locales de la croûte n'ont plus d'autre limite +que son épaisseur, l'alimentation ultérieure des volcans est largement +assurée; l'élément périodique que les marées introduisent dans la +déformation fait apparaître comme probable la prédominance de deux +directions principales dans l'alignement des cassures. + + +_Divergence dans les modes d'évolution respectifs de la Terre et de la +Lune. Conclusion._--Tout ce qui précède nous conduit à regarder la +surface solide comme formée au début par la jonction de bancs assez +minces de scories flottantes. On ne voit pas qu'une différence notable +doive être établie à cet égard entre les deux planètes. + +Cette croûte mince, fragile, peu cohérente, subira des vicissitudes plus +fortes sur la Lune, en raison de l'ampleur des marées que l'attraction +de la Terre y provoque. Le fluide interne, encore peu comprimé et +presque toujours libre de ses mouvements, s'enflera périodiquement. Deux +séries de cassures apparaîtront, les unes parallèles au front de l'onde +de marée, les autres suivant la direction des courants principaux que +ces marées déterminent. + +Sous cette double sollicitation, l'écorce se partage en cases +quadrangulaires, dont les frontières forment des cicatrices +alternativement ouvertes et refermées. Le tracé de ces frontières est +ample, voisin d'un grand cercle, comme celui des ondes de marée quand +elles trouvent peu de résistance. La croûte solide gagne en épaisseur +par l'action du refroidissement et surtout par la solidification des +nappes épanchées. Elle exerce une pression croissante sur le fluide +intérieur, l'amène à l'état visqueux et rend ses déplacements plus +difficiles. En même temps les marées tendent à s'éteindre, à mesure que +l'égalité s'établit entre les durées de rotation et de révolution de la +Lune. La période de formation des crevasses apparaît donc comme limitée. +Il semble, en fait, qu'elle était déjà sur son déclin quand la période +volcanique s'est ouverte. Très peu de cirques se montrent partagés en +deux par une fissure. Très peu de sillons anciens, dépendant d'un +système rhombique, ont échappé à une destruction partielle par les +dépôts éruptifs. Les seules crevasses restées nettes et fraîches sont +celles qui sont tracées en plaine à travers des épanchements récents. +Elles semblent toutefois révéler les mouvements tardifs des +compartiments submergés, dont elles reproduisent les orientations. + +La Terre a traversé, cela n'est guère douteux, une transformation +analogue, moins active en raison de l'ampleur moindre des marées, plus +prolongée en raison de la marche lente du refroidissement. Le +sectionnement de l'écorce a dû suivre, quelque temps au moins, la même +marche, mais les cases primitives ont été plus effacées sur la Terre, à +la suite de la formation des nappes océaniques et sédimentaires, +qu'elles ne l'ont été sur la Lune par les éruptions volcaniques. La +prédominance de deux directions principales a cependant laissé sur notre +globe des traces nombreuses, par exemple le contour anguleux des +plateaux archéens, la terminaison des continents en pointe vers le Sud, +le parallélisme des rivages de l'Atlantique, la similitude de l'Amérique +du Sud et de l'Afrique, les coudes brusques des grandes vallées et des +lignes de faîte en pays de montagnes, la succession des failles en +séries parallèles. Il y a là des indices concordants d'une structure +indépendante des dépôts stratifiés, antérieure à leur formation, établie +sur un plan plus géométrique et plus large. + +Le sectionnement de l'écorce en cases n'a été que le point de départ +d'une nouvelle série de déformations. La première écorce cohérente +correspond à une figure d'équilibre relatif actuelle. Cette figure se +modifie, avec le temps, sous l'influence de causes diverses: changement +dans la position des pôles, variation de la vitesse angulaire et, par +suite, du régime des marées, contraction du globe entier par +refroidissement. + +Si nous savions quelle a été la série des positions occupées par les +pôles de la Lune, par quelles valeurs a passé la vitesse angulaire, nous +serions à même d'évaluer, d'une manière approximative, l'effet des deux +premières causes. Mais toutes les hypothèses que l'on peut faire à ce +sujet sont très hasardées. Il y a seulement lieu de penser, d'après +l'abondance plus grande des nappes épanchées dans la région équatoriale, +qu'il y a eu, avant la dessiccation définitive, augmentation de la +vitesse angulaire et allongement du demi-axe tourné vers la Terre. Ces +deux effets sont d'ailleurs indiqués comme probables par la théorie; +mais, d'après la sphéricité actuelle de la Lune, ils ne semblent pas +avoir été très intenses. + +Au contraire, en ce qui concerne la contraction par refroidissement, +nous ne pouvons douter qu'elle n'ait agi. Plus sûrement encore que pour +la Terre, elle a été le facteur principal de déformation, car +l'hétérogénéité de la croûte, le poids des sédiments, invoqués comme +causes additionnelles pour suppléer à l'insuffisance présumée de la +contraction, n'interviennent ici que dans une mesure très réduite. Mais +la contraction entraînera, dans les deux cas, des conséquences fort +différentes. + +L'écorce terrestre, obligée par son poids de demeurer appliquée sur un +noyau qui s'amoindrit, forme des séries de plis parallèles, +reconnaissables dans le relief extérieur de plusieurs contrées, très +apparents dans la disposition onduleuse des couches stratifiées et +intéressant même les roches primitives. Ainsi, quand deux fragments +contigus de l'écorce sont pressés l'un contre l'autre, chacun d'eux +arrive à se plisser, en quelque sorte sur place, jusqu'à une profondeur +considérable. A la surface ces plis ne peuvent acquérir un bien grand +relief sans se coucher ou se renverser, parce que la pesanteur a vite +raison de la ténacité de la croûte. Il n'y a pas toutefois disproportion +excessive entre les deux forces et des écarts assez grands, par rapport +aux surfaces de niveau, pourront être réalisés. + +Supposons maintenant la pesanteur réduite à la sixième partie de sa +valeur, ainsi qu'il arrive sur la Lune, et nous devons nous attendre à +observer un tout autre mode de déformation. + +Deux masses flottantes, épaisses de 3000m à 6000m et fortement pressées +l'une contre l'autre n'arriveront plus à se plisser. L'espace manquant +peut être regagné au prix d'un moindre travail et la pesanteur se trouve +vaincue avant la résistance moléculaire. + +Il y aura d'abord effacement du sillon intermédiaire, qui pourra être +remplacé par une ligne saillante à la suite de l'écrasement des bords +venus en contact plus intime. On voit ainsi naître le type arctique, +observable au voisinage du pôle Nord de la Lune et réalisé aussi par +voie artificielle dans les expériences de M. Hirtz[16]. + +[Note 16: _Reproduction expérimentale de plissements lithosphériques_, +par M. HIRTZ (_Comptes rendus de l'Académie des Sciences_, t. CXLIII, p. +1167).] + +La poussée latérale continuant à s'exercer dans le même sens, l'un des +fragments en conflit, pouvant embrasser une série de cases adjacentes, +se dénivelle, s'incline et surmonte l'obstacle. Nous obtenons ainsi une +large bande en saillie, doucement inclinée du côté d'où la pression est +venue, terminée par une pente rapide du côté où la pression se dirige. +Cette structure monoclinale et dissymétrique est, comme il est facile de +s'en convaincre, celle de la plupart des massifs montagneux de la Lune, +mis en évidence par de fortes différences de niveau. + +La frange débordante, soumise à de violents efforts et placée en +porte-à-faux, ne subsistera souvent qu'à l'état de blocs disjoints comme +ceux des Alpes et du Caucase. La partie recouverte, fortement +surchargée, s'enfonce dans le liquide où elle flottait, d'une quantité +égale ou supérieure à sa propre épaisseur. Elle offre donc un domaine +tout préparé pour l'invasion des épanchements internes, et toutes les +chances seront pour qu'elle se transforme en mer. C'est au pied même de +la bordure montagneuse que la dépression sera la plus forte, comme +l'indiquent, de nos jours encore, la présence de taches obscures ou +d'ombres locales. + +[Illustration: Fig. 27[17]. Reproduction artificielle du type lunaire +arctique, par M. Hirtz. Déformations obtenues par le dégonflement d'une +sphère creuse élastique recouverte de paraffine.] + +[Note 17: Cette figure est extraite d'un travail de M. HIRTZ paru dans +les _Comptes rendus de l'Académie des Sciences_, t. CXLIII, p. 1167.] + +Au point où nous sommes parvenus, le relief lunaire peut être considéré +comme constitué dans ses grands traits, déjà fort différents de ceux que +la Terre pouvait offrir dans la période correspondante. L'atténuation de +la pesanteur, principalement responsable du contraste, intervient aussi +pour donner un tout autre caractère à la période volcanique qui va +suivre. C'est elle encore qui, en laissant s'échapper de la Lune l'eau +et l'atmosphère, y a clos par avance, en quelque sorte, ces mémorables +chapitres d'histoire dont la Géologie fait son objet principal et que +notre satellite semble destiné à ne jamais connaître. + +FIN. + + + + +TABLE DES MATIÈRES. + + +PREMIÈRE PARTIE. + +LA TERRE. + +Pages. + +CHAPITRE I.--La notion de la figure de la Terre, de Thalès à Newton 1 + +CHAPITRE II.--L'aplatissement du globe. Essais de théorie mathématique +de la figure de la Terre 16 + +CHAPITRE III.--Résultats généraux des mesures géodésiques. Variations +observées de la pesanteur à la surface 28 + +CHAPITRE IV.--Les grands traits du relief terrestre et le dessin +géographique 38 + +CHAPITRE V.--L'histoire du relief terrestre; les principales théories +orogéniques 48 + +CHAPITRE VI.--La structure interne d'après les données de la Mécanique +céleste et de la Physique 61 + +CHAPITRE VII.--La structure interne d'après les données de l'Astronomie +et de la Géologie 69 + +SECONDE PARTIE. + +LA LUNE. + +CHAPITRE VIII.--La configuration de la Lune étudiée par les méthodes +graphiques et micrométriques. Les Cartes lunaires 81 + +CHAPITRE IX.--La genèse du globe lunaire et les conditions physiques à +sa surface 97 + +CHAPITRE X.--La figure de la Lune étudiée sur les documents +photographiques. Les traits généraux du relief 110 + +CHAPITRE XI.--Les cirques lunaires et les principales théories +sélénologiques 121 + +CHAPITRE XII.--L'intervention du volcanisme dans la formation de +l'écorce lunaire 133 + +CHAPITRE XIII.--Les formes polygonales sur la Lune 143 + +CHAPITRE XIV.--Témoignage apporté par la Lune dans le problème de +l'évolution des planètes 161 + +FIN DE LA TABLE DES MATIÈRES. + + + + +Paris.--Imprimerie GAUTHIER-VILLARS, quai des Grands-Augustins, 55. + + + + +[Illustration: FIG. 28.--Les cirques Messier et Messier A. (Soleil +levant.) Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le +19 mars 1907.] + +[Illustration: FIG. 29.--Messier et Messier A. (Soleil couchant.) +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 26 +octobre 1904.] + +[Illustration: FIG. 30.--Répartition des mers sur la Lune. Réduction +d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 30 septembre 1901.] + +[Illustration: FIG. 31.--Un cirque lunaire. (Théophile.) Agrandissement +d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.] + +[Illustration: FIG. 32.--La Mer des Crises. Agrandissement d'un cliché +obtenu à l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900.] + +[Illustration: FIG. 33.--La Mer du Nectar. Agrandissement d'un cliché +obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.] + +[Illustration: FIG. 34.--La Mer des Humeurs. Agrandissement d'un cliché +obtenu a l'Observatoire de Paris, le 14 novembre 1899.] + +[Illustration: FIG. 35.--La Mer de la Tranquillité. Agrandissement d'un +cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899. On +remarquera sur cette épreuve: au-dessus du centre la double fissure de +Sabine, suivant le contour de la mer; à droite du centre, le cirque +Arago, accompagné de deux intumescences.] + +[Illustration: FIG. 36.--Les Apennins lunaires. Agrandissement d'un +cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.] + +[Illustration: FIG. 37.--Le Caucase et les Alpes lunaires. +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 5 avril +1903.] + +[Illustration: FIG. 38.--Copernic. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 2 février 1896.] + +[Illustration: FIG. 39.--Janssen. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.] + +[Illustration: FIG. 40.--Platon. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 25 octobre 1899.] + +[Illustration: FIG. 41.--Petavius. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900. On remarquera la fissure +médiane, la double enceinte et, à la partie supérieure de l'épreuve, un +plateau saillant en forme de losange.] + +[Illustration: FIG. 42.--Auréole sombre de Tycho. Agrandissement d'un +cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900. Comparer +avec la figure 33, où la même auréole est visible en même temps que +l'ensemble des traînées brillantes.] + +[Illustration: FIG. 43.--Sillons et encadrements rectilignes autour de +Herschel, Albategnius, Arzachel. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.] + +[Illustration: FIG. 44.--Le Mur Droit et la région environnante. +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 8 +février 1900.] + +[Illustration: FIG. 45.--Sillon formant tangente commune intérieure aux +contours d'Almanon et d'Albufeda. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire du Paris, le 17 février 1899.] + +[Illustration: FIG. 46.--Plaines encadrées de cordons saillants (type +arctique). Région de Méton, Euctemon. Agrandissement d'un cliché obtenu +à l'Observatoire de Paris, le 26 mars 1901.] + +[Illustration: FIG. 47.--Clavius, Heinsius, les digues de Tycho. +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 23 +février 1896.] + +[Illustration: FIG. 48.--Aristarque. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 4 septembre 1904. La région attenante, +limitée par un parallélogramme, se distingue de la mer par une teinte +plus sombre.] + +[Illustration: FIG. 49.--Bloc montagneux entre Hippalus et Ramsden. +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 3 +septembre 1904. Ce bloc, visible à la partie supérieure de l'épreuve, a +gardé à peu près intacte son enceinte en losange.] + +[Illustration: FIG. 50.--Gassendi et la Mer des Humeurs. Agrandissement +d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 23 juillet 1897.] + +[Illustration: FIG. 51.--Posidonius. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 26 avril 1898.] + +[Illustration: Terres actuellement émergées. Terres immergées à une +profondeur inférieure à 2000m. Position des arêtes du tétraèdre +terrestre d'après MM. Lowthian Green et de Lapparent. AD, BE, CF sont +les positions que l'on est conduit à donner aux arêtes méridiennes, +quand on veut se conformer à la symétrie polaire. A'D', B'E', C'F' sont +les positions de ces arêtes après torsion et rupture; ce tracé répond +mieux au relief actuel. Dans l'un et l'autre cas les arêtes, en +apparence parallèles, convergent dans le voisinage du pôle Sud. On a +figuré, avec les simplifications exigées par l'échelle de la Carte, la +ligne des rivages après un abaissement fictif de 2000m dans le niveau +des mers. Cette ligne ne peut être tracée, faute de renseignements +suffisants, au nord de l'Amérique et de l'Asie.] + +[Illustration: Hypsométrie générale du globe terrestre. Terres émergées +dont l'altitude moyenne est inférieure à 1000m. Plateaux et massifs dont +l'altitude moyenne dépasse 1000m. Fosses océaniques où la profondeur +moyenne dépasse 5000m. Les points accompagnés de chiffres correspondent +aux plus grandes profondeurs mesurées.] + +*** END OF THE PROJECT GUTENBERG EBOOK 29397 *** diff --git a/29397-h/29397-h.htm b/29397-h/29397-h.htm new file mode 100644 index 0000000..cffec7e --- /dev/null +++ b/29397-h/29397-h.htm @@ -0,0 +1,6630 @@ +<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN"> +<html> +<head> + <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=UTF-8"> + <title>The Project Gutenberg eBook of La terre et la lune, par P. Puiseux</title> + + +<style type="text/css"> +<!-- + +body {margin-left: 10%; margin-right: 10%} + +h1,h2,h3,h4,h5,h6 {text-align: center;} +p {text-align: justify} +blockquote {text-align: justify} + +hr {width: 50%; text-align: center} +hr.full {width: 100%} +hr.short {width: 10%; text-align: center} + +.note {font-size: 0.8em; margin-left: 10%; margin-right: 10%} +.footnote {font-size: 0.8em; margin-left: 10%; margin-right: 10%} +.side {padding-left: 10px; font-weight: bold; font-size: 75%; + float: right; margin-left: 10px; border-left: thin dashed; + width: 25%; text-indent: 0px; font-style: italic; text-align: left} + +.sc {font-variant: small-caps} +.lef {float: left} +.mid {text-align: center} +.rig {float: right} +.sml {font-size: 10pt} + +span.pagenum {font-size: 8pt; left: 91%; right: 1%; position: absolute} +span.linenum {font-size: 8pt; right: 91%; left: 1%; position: absolute} + +.poem {margin-bottom: 1em; margin-left: 10%; margin-right: 10%; + text-align: left} +.poem .stanza {margin: 1em 0em} +.poem .stanza.i {margin: 1em 0em; font-style: italic;} +.poem p {padding-left: 3em; margin: 0px; text-indent: -3em} +.poem p.i2 {margin-left: 1em} +.poem p.i4 {margin-left: 2em} +.poem p.i6 {margin-left: 3em} +.poem p.i8 {margin-left: 4em} +.poem p.i10 {margin-left: 5em} +.poem p.i12 {margin-left: 6em} +.poem p.i14 {margin-left: 7em} +.poem p.i16 {margin-left: 8em} +.poem p.i18 {margin-left: 9em} +.poem p.i20 {margin-left: 10em} +.poem p.i30 {margin-left: 15em} + + +--> +</style> +</head> +<body> +<div>*** START OF THE PROJECT GUTENBERG EBOOK 29397 ***</div> + +<h1>LA TERRE</h1> + +<h5>ET</h5> + +<h2>LA LUNE</h2> + +<h4>FORME EXTÉRIEURE ET STRUCTURE INTERNE</h4> +<br><br> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/002.png"></p> + +<br><br> + +<h3>ÉTUDES NOUVELLES SUR L'ASTRONOMIE</h3> + +<h4>Par Ch. ANDRÉ et P. PUISEUX.</h4> +<hr class="short"> +<br> + +<h1>LA TERRE</h1> + +<h5>ET</h5> + +<h2>LA LUNE</h2> + +<h3>FORME EXTÉRIEURE ET STRUCTURE INTERNE</h3> + +<h5>PAR</h5> + +<h3>P. PUISEUX</h3> + +<h5>Astronome à l'Observatoire de Paris.</h5> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/logo.png"></p> + +<br><br> + +<p class="mid">PARIS,<br> +GAUTHIER-VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE<br> +DU BUREAU DES LONGITUDES, DE L'ÉCOLE POLYTECHNIQUE,<br> +Quai des Grands-Augustins, 55.</p> + +<h5>1908</h5> + +<p class="mid"><span class="sml">Tous droits de traduction et de reproduction réservés.</span></p> +<br><br><br> + +<h1>LA TERRE</h1> + +<h5>ET</h5> + +<h3>LA LUNE</h3> + +<h4>FORME EXTÉRIEURE ET STRUCTURE INTERNE</h4> +<hr class="full"> +<a name="c1" id="c1"></a><br><br> + +<br><br> +<h2>PREMIÈRE PARTIE.</h2> + +<h4>LA TERRE.</h4> +<hr class="short"> +<br> +<h3>CHAPITRE I.</h3> + +<h4>LA NOTION DE LA FIGURE DE LA TERRE,<br> + +DE THALÈS A NEWTON.</h4> +<hr class="short"> + +<p>La Physique céleste a pris naissance le jour où l'on a vu dans les +astres autre chose que des points lumineux offerts en spectacle à nos +regards, où ils sont apparus comme méritant une étude spéciale au +point de vue de leur structure et de leur histoire. Cette étude ne pouvait +être que rudimentaire et conjecturale avec les moyens d'observation +dont les anciens disposaient. Une exception est à faire cependant. +On a vu naître de bonne heure cette notion que la Terre est un +astre, libre de se mouvoir dans l'espace, comme la Lune et le Soleil, +que ses dimensions ne sont pas inaccessibles à toute mesure, qu'elles +se réduiraient peut-être à bien peu de chose si nous pouvions quitter +cette surface où nous sommes attachés et nous transporter à travers +les espaces stellaires.</p> + +<p>Une fois cette idée mise en avant, il est clair qu'un champ très +vaste est ouvert aux observateurs. C'est au moyen d'études de détail +accumulées, synthétisées, que nous pouvons acquérir sur le globe +terrestre des idées d'ensemble, nous représenter sa forme exacte, +formuler des données positives sur sa structure et son histoire. +Toute conclusion applicable à la Terre dans sa totalité constitue un +progrès pour l'Astronomie, car elle peut s'étendre dans une certaine +mesure aux corps célestes et devenir ainsi une source de vérifications +et d'expériences. Ainsi la Terre nous aide à comprendre le monde. +Réciproquement les astres peuvent nous aider et nous aident en effet +à mieux connaître la Terre, car ils nous offrent du premier coup ces +aperçus généraux et intuitifs que nous n'obtenons sur notre globe +qu'au prix d'un labeur prolongé. Il est clair que les apparences lointaines, +considérées seules, sont plus sujettes à l'illusion; c'est donc +l'étude de la Terre qui doit logiquement précéder.</p> + +<p>Il ne semble pas qu'elle ait été abordée dans un esprit vraiment +impartial et scientifique chez aucun des peuples de l'Orient. L'observation +du Ciel a eu des adeptes en Chine, dans l'Inde, en Assyrie, en +Égypte, à des époques très reculées. Dans tous ces pays, le calendrier, +la prédiction des éclipses, les horoscopes avaient une destination utilitaire.</p> + +<p>C'est seulement chez les auteurs grecs que nous voyons les objets +célestes envisagés en eux-mêmes, et non plus seulement dans leurs +relations réelles ou supposées avec l'homme.</p> + +<p>Une remarque analogue, faite par Vivien de Saint-Martin au début +de son <i>Histoire de la Géographie</i>, l'amène à conclure à l'existence +d'aptitudes originelles propres à la race blanche. D'ailleurs ce que +nous savons de l'état social des peuples anciens montre que les cités +helléniques ont réalisé, pour la première fois peut-être, les conditions +favorables à la culture désintéressée des sciences.</p> + +<p>Les Grecs ont été un peuple navigateur. Ils ont de bonne heure +colonisé en Asie et en Sicile; ils ont senti l'utilité de demander des +points de repère au ciel pour s'orienter dans les traversées maritimes.</p> + +<p>La disparition progressive des montagnes lointaines, commençant +par la base, finissant par le sommet, ne leur a pas échappé. L'apparition +de nouvelles étoiles, corrélative d'un déplacement de quelques +degrés vers le Sud, a frappé leur attention. De plus la richesse acquise +par le commerce créait une classe d'hommes affranchis de la nécessité +du labeur quotidien, assurés du lendemain, libres de s'adonner aux +études abstraites.</p> + +<p>On s'explique ainsi qu'il se soit rencontré, 600 ans environ avant +l'ère chrétienne, un terrain propice à l'éclosion des idées de Thalès +de Milet. Les ouvrages de ce philosophe sont perdus et nous ne les +connaissons que par les extraits de Diogène de Laërce. Habitant +l'Ionie, il avait beaucoup voyagé; il était allé s'instruire auprès des +prêtres égyptiens, alors en grande réputation de savoir et contemplateurs +assidus des astres. Le premier, il paraît avoir enseigné avec +succès l'isolement et la sphéricité de la Terre. Il a reconnu la vraie +cause des éclipses dans l'interposition de la Lune entre la Terre et le +Soleil ou de la Terre entre le Soleil et la Lune. On nous dit même +qu'il avait déterminé la distance au pôle des principales étoiles de la +Petite Ourse, ce qui suppose la notion de l'axe du monde et la construction +d'un appareil propre à mesurer les angles. Le rapprochement +de mesures semblables, faites en des localités diverses, devait, +un jour ou l'autre, conduire à une valeur approchée des dimensions +du globe terrestre.</p> + +<p>Socrate, deux siècles après, jugeait encore l'entreprise bien audacieuse: +«Je suis convaincu, disait-il, que la Terre est immense et que +nous, qui habitons depuis le Phase jusqu'aux Colonnes d'Hercule, +nous n'en occupons qu'une très petite partie, comme les fourmis +autour d'un puits ou les grenouilles autour de la mer.»</p> + +<p>Les disciples de Socrate furent moins timides. Platon professa +expressément la doctrine des antipodes, dont Diogène de Laërce le +considère comme l'inventeur; c'est-à-dire qu'il admet que la Terre +possède une région diamétralement opposée à la nôtre, où la direction +de la verticale est renversée.</p> + +<p>Aristote est encore plus explicite. Il se range à l'opinion de Thalès, +qui regarde la Terre comme un globe immobile au centre du monde. +Il développe, en faveur de la sphéricité, l'argument de la silhouette +projetée sur le disque de la Lune pendant les éclipses. Il note l'abaissement +très sensible de l'étoile polaire sur l'horizon quand on marche +du Nord au Sud. Cela prouve non seulement que la Terre est ronde, +mais qu'elle n'est pas d'une grandeur démesurée. La surface terrestre +n'a pas, à proprement parler, de limites. Rien n'empêche que +ce soit la même mer qui baigne les Indes d'une part, les Colonnes +d'Hercule de l'autre. Notons au passage cette déclaration, qui a dû +être l'origine des audacieux projets de Colomb, et qui lui a permis, +en tout cas, de mettre son entreprise sous le patronage révéré du +philosophe stagyrite.</p> + +<p>Des mathématiciens, auxquels Aristote fait allusion sans les nommer, +attribuent à la Terre 400000 stades de tour. C'est presque deux +fois trop s'il s'agit du stade olympique. Aristote paraît, au contraire, +trouver cette évaluation bien faible. A ce compte, fait-il observer, on +ne pourrait même pas dire que la Terre soit grande par rapport aux +astres. Mais Aristote n'admet pas que la Terre soit un astre. Il écarte +comme peu sérieuse l'opinion des pythagoriciens d'Italie, qui mettaient +la Terre au nombre des astres et la faisaient mouvoir autour +de son centre, de manière à produire l'alternance des jours et +des nuits.</p> + +<p>Il n'y avait qu'une manière de trancher la question: c'était de +procéder à une mesure effective. Ce fut le principal titre de gloire +d'Ératosthène, astronome et chef d'école en grande réputation +à Alexandrie 200 ans avant notre ère. Il avait observé que, le jour +du solstice d'été, le Soleil arrive au zénith à Syène, dans la Haute-Egypte, +et que son image apparaît au fond d'un puits. Il mesure le +même jour la hauteur méridienne du Soleil à Alexandrie, qu'il considère +comme située sur le méridien de Syène. Le complément de cette +hauteur est la différence des latitudes. Connaissant la distance et +admettant la sphéricité de la Terre, il en déduit la circonférence du +globe par une simple proportion.</p> + +<p>Cette opération fut très admirée des anciens, au témoignage de +Pline, et le résultat était, en effet, satisfaisant pour l'époque. Le +chiffre donné, 250000 stades, aurait dû être remplacé par 246000 +d'après l'évaluation la plus probable du stade employé. Maintenant +comment Ératosthène savait-il qu'Alexandrie et Syène sont sur le +même méridien? Comment avait-il déterminé en stades la distance +des deux stations? Il est probable qu'il avait fait usage de plans +cadastraux dressés depuis longtemps pour les besoins de l'administration +et de l'agriculture et orientés par des observations gnomoniques. +L'intérêt que les Égyptiens attachaient à une orientation +exacte est d'ailleurs attesté par la construction des pyramides.</p> + +<p>La nécessité de combiner les observations de longitude avec les +mesures de latitude a été bien mise en lumière par Hipparque, le plus +grand astronome de l'antiquité, qui professait à Rhodes de 165 à 125 +avant notre ère. Il est l'auteur de la division du cercle en 360°, de la +définition des parallèles et des méridiens, d'un système de projection +plane encore employé. Le premier, il montra nettement qu'il faut +s'adresser au Ciel pour connaître la forme de la Terre. Il indique le +parti à tirer des éclipses pour la mesure des longitudes, et cette +méthode est demeurée, en effet, la seule capable de fournir des +résultats un peu exacts jusqu'à l'invention des lunettes. Il établit que +la valeur d'une carte est subordonnée à la détermination astronomique +des deux coordonnées (longitude et latitude) des principaux +points. Et, pour faciliter ces déterminations, il calcule des Tables +d'éclipses et de hauteurs du Soleil.</p> + +<p>Hipparque ne trouva malheureusement pas de successeurs capables +de réaliser le programme si judicieux qu'il avait tracé. Les conditions +d'exactitude d'une mesure astronomique furent complètement méconnues +par Posidonius, disciple d'Hipparque, qui entreprit de +recommencer la détermination d'Ératosthène. Les stations choisies +furent Alexandrie et Rhodes. La différence de latitude résultait de +cette remarque que l'étoile Canopus ne fait que paraître sur l'horizon +de Rhodes, au lieu qu'elle s'élève de 7°, 5 sur l'horizon d'Alexandrie. +C'était un tort déjà d'utiliser des observations faites à l'horizon plutôt +qu'au zénith. C'en était un autre de choisir deux stations séparées +par la mer et dont la distance linéaire ne pouvait être que grossièrement +évaluée. Enfin Rhodes est encore moins exactement que Syène sur +le méridien d'Alexandrie et l'on ne dit pas comment il a été tenu +compte de la différence de longitude. Malgré cela la détermination de +Posidonius, telle qu'elle nous est rapportée par Cléomède dans son +<i>Abrégé de la sphère</i>, donne encore un résultat meilleur que l'on +n'aurait été fondé à l'espérer: 240000 stades.</p> + +<p>Le géographe Strabon (20 ans après J.-C.) entreprit de corriger le +calcul de Cléomède en se fondant sur une autre évaluation, d'ailleurs +conjecturale, de la distance d'Alexandrie à Rhodes. Cette fois le +résultat fut beaucoup plus inexact, 180000 stades seulement. C'est +un exemple d'une de ces corrections malheureuses, dont l'histoire +des sciences offre plus d'un exemple. Mais il en est peu qui aient +trouvé un si long crédit. Bien des siècles devaient se passer avant +qu'elle ne fût rectifiée. Dès cette époque, du reste, bien avant les +invasions des barbares ou la révolution religieuse qui a transformé le +vieux monde, il est aisé de voir que la science grecque est en décadence. +Les préjugés vulgaires reprennent de l'empire, même sur les +hommes instruits. Posidonius trouve nécessaire de se transporter au +bord de l'océan Atlantique (qu'il appelle <i>mer extérieure</i>), pour s'assurer +si l'on n'entend pas le sifflement du Soleil plongeant dans la mer. +Strabon admet bien la sphéricité de la Terre, mais il croit que la zone +torride est inhabitable à cause de la chaleur excessive qui y règne. De +l'autre côté se trouve une autre zone habitée, mais toute communication +avec ces peuples lointains nous est interdite. Pline laisse voir +une préférence pour la doctrine des antipodes et l'isolement de la +Terre, mais il est préoccupé plus que de raison des objections populaires. +Si la Terre est isolée dans l'espace, se demande-t-il, pourquoi +ne tombe-t-elle pas? Sans doute parce qu'elle ne saurait pas où +tomber, étant à elle-même son propre centre.</p> + +<p>Ptolémée (140 ans après J.-C.) a passé longtemps, mais sans titre +bien établi, pour le représentant le plus distingué de l'Astronomie +ancienne. Son Ouvrage, publié à Alexandrie, porte le nom de <i>Construction +ou syntaxe mathématique</i>. Il est plus connu sous le nom +d'<i>Almageste</i>, que lui ont donné les traducteurs arabes. Nous signalerons +seulement dans son uvre ce qui a trait à la mesure de la Terre. +Il se propose de réaliser le plan de géographie mathématique ébauché +par Hipparque, de dresser la Carte du monde connu, en s'appuyant +sur toutes les déterminations de latitude et de longitude qu'il pourra +rassembler, et prenant pour méridien origine celui d'Alexandrie. +L'intention est louable, mais l'exécution très défectueuse. Ptolémée +manque complètement d'esprit critique dans le choix des matériaux +nombreux qu'il rassemble et commet de graves confusions dans les +unités de mesure.</p> + +<p>Des siècles se passeront avant que l'oeuvre de Ptolémée soit reprise. +Les guerres civiles, les invasions, les bouleversements politiques détournent +de plus en plus les esprits de la culture paisible de la Science. +L'éloquence qui donne le pouvoir, le mysticisme qui console des +cruelles réalités de la vie font délaisser les recherches physiques. Il +est curieux de noter, à cet égard, le langage des écrivains appelés +à exercer par la suite le plus d'influence sur les esprits. Ainsi Lactance, +dans ses <i>Institutions divines</i>, considère la notion des antipodes +comme une mauvaise plaisanterie des savants, qui exercent +volontiers leur esprit sur des thèses invraisemblables. Saint Augustin, +dans la <i>Cité de Dieu</i>, ne rejette pas absolument la sphéricité de la +Terre, mais il ajoute: «Quant à ce qu'on dit qu'il y a des antipodes, +c'est-à-dire des hommes dont les pieds sont opposés aux nôtres, et +qui habitent cette partie de la Terre où le Soleil se lève quand il se +couche pour nous, il n'en faut rien croire; aussi n'avance-t-on cela +sur le rapport d'aucune histoire, mais sur des conjectures et des raisonnements, +parce que, la Terre étant suspendue en l'air et ronde, +on s'imagine que la partie qui est sous nos pieds n'est pas sans habitants.</p> + +<p>»Mais on ne considère pas que, lors même qu'on démontrerait que +la Terre est ronde, il ne s'ensuivrait pas que la partie qui nous est +opposée n'est pas couverte d'eau. Et d'ailleurs, quand elle ne le serait +pas, quelle nécessité y aurait-il qu'elle fût habitée? D'une part, +l'Écriture dit que tous les hommes viennent d'Adam et elle ne peut +mentir; d'autre part, il y a trop d'absurdité à dire que les hommes +auraient traversé une si vaste étendue de mer pour aller peupler cette +autre partie du monde.»</p> + +<p>Les scrupules de saint Augustin étaient, nous le savons, mal fondés; +mais cette tendance à subordonner les sciences de la nature à +des considérations morales, à opposer des textes révérés, mais mal +compris, aux résultats des recherches physiques, va dominer à peu +près sans conteste pendant le moyen âge tout entier.</p> + +<p>Il y eut cependant une renaissance appréciable des études astronomiques +chez les Arabes sous l'influence des auteurs grecs. +Al-Mamoun, calife de Bagdad, de 813 à 832, s'intéressait vivement +aux choses du Ciel. On dit que, vainqueur de l'empereur de Constantinople, +il lui imposa, comme condition de la paix, la remise d'un +manuscrit de l'<i>Almageste</i>. Ce qui est certain, c'est qu'il fit traduire +Ptolémée et ordonna la mesure d'un arc de méridien. Il y eut deux +opérations distinctes quoique simultanées, l'une dans la plaine de +Sindjar en Mésopotamie, l'autre en Syrie. Voici comment la première +est rapportée par Aboulféda: «Les envoyés se divisèrent en +deux groupes; les uns s'avancèrent vers le Pôle Nord, les autres vers +le Sud, marchant dans la direction la plus droite qu'il fût possible, +jusqu'à ce que le Pôle Nord se fût élevé de 1° pour ceux qui marchaient +vers le Nord et abaissé de 1° pour ceux qui s'avançaient vers +le Sud. Alors ils revinrent au lieu d'où ils étaient partis, et, quand on +compara leurs observations, il se trouva que les uns avaient avancé +de 56 milles 1/3, les autres de 56 milles sans aucune fraction. On s'accorda +pour adopter la quantité la plus grande, celle de 56 milles 1/3.»</p> + +<p>D'après les conjectures les plus probables sur la valeur du mille +employé, ce résultat est plus loin de la vérité que celui d'Eratosthène. +Il ne semble pas qu'on se soit arrêté à la différence constatée, qui +aurait pu faire soupçonner que la Terre n'était pas exactement sphérique. +Les astronomes arabes n'ont pas persévéré dans la voie qui +s'offrait à eux. Ils se sont attachés à l'observation des éclipses, au calcul +des positions géographiques. Les catalogues d'Aboul Nasan +(XIIIe siècle), de Nasir-Ed-Dîn, d'Oulough-Beg, prince de Samarkand +au XVe siècle, marquent un progrès considérable sur les positions de Ptolémée.</p> + +<p>Ce mouvement ne fut suivi en Occident que d'assez loin, au fur et +à mesure de ce qu'exigeaient les progrès de la Navigation. Christophe +Colomb, persuadé de la rondeur de la Terre par ses voyages au long +cours et par la lecture des anciens, adoptait pour la circonférence +terrestre la fausse évaluation de Strabon, pour la différence de longitude +entre l'Europe et l'Inde une estimation plus fausse encore. Aussi +prévoyait-il que, pour rejoindre les Indes par l'Ouest, il aurait seulement +1100 lieues de mer à franchir. Heureuse erreur, car, s'il eût +mis en avant le vrai chiffre, qui est de 3000 au moins, il n'eût trouvé +personne pour tenter l'aventure avec lui. On sait quelle peine Colomb +eut à faire accepter ses vues par une assemblée composée des +hommes les plus éclairés de l'Espagne.</p> + +<p>Quoi qu'il en soit, l'éclatant succès de Colomb, et bientôt après le +retour des compagnons de Magellan, mirent la rondeur de la Terre +au-dessus de toute discussion, et il ne se trouva plus personne pour +opposer à la réalité des antipodes l'autorité de Lactance ou de saint +Augustin.</p> + +<p>Mais le fait qu'une confusion avait pu se produire entre les Indes +orientales et les Indes occidentales, si éloignées en longitude, montrait +la nécessité de reprendre le calcul du rayon terrestre. Une +tentative intéressante fut faite dans ce sens, en 1528, par le médecin +Fernel. Il mesura la différence des hauteurs du pôle sur +l'horizon de Paris et sur l'horizon d'Amiens. Pour évaluer la distance, +il avait simplement fixé un compteur à une roue de sa voiture. Le +résultat publié par lui est assez exact, mais ce moyen grossier ne +pouvait évidemment inspirer beaucoup de confiance.</p> + +<p>Le Hollandais Snellius posa en 1615 le véritable principe des +mesures géodésiques et en fit l'application dans la plaine de Leyde. +Il est expliqué dans son Ouvrage: <i>De la grandeur de la Terre</i>, +publié en 1617, avec le sous-titre: «L'Eratosthène batave». Snellius +est le premier qui ait eu recours à la triangulation. Aux deux +extrémités d'une base soigneusement mesurée en terrain plat, il +détermine les azimuts de deux signaux bien visibles, reconnaissables +à distance, et se prêtant l'un et l'autre à l'installation d'un instrument +propre à mesurer les angles. La distance qui sépare ces deux signaux +peut être calculée. On la prend comme base d'un nouveau triangle, +et ainsi de suite jusqu'à une station finale dont la latitude est, comme +celle du point de départ, déterminée par les méthodes astronomiques. +Dans un pays plat, tel que la Hollande, il est possible de conserver +aux triangles des dimensions modérées, de façon qu'ils puissent être +traités comme rectilignes. On garde aussi la faculté d'orienter la +chaîne des triangles sur le méridien, de façon qu'un même astre +passe simultanément au méridien des stations extrêmes.</p> + +<p>Il est facile aujourd'hui d'apercevoir des points faibles dans les +opérations de Snellius. La base effectivement mesurée est trop petite +(631 toises). Il y a des angles trop aigus dans les triangles et peut-être, +de l'aveu de l'auteur, des erreurs dans l'identification à distance +des points employés comme stations. La valeur annoncée pour le +degré de latitude (55100 toises) est notablement trop petite. Snellius +mourut sans avoir pu revoir ses calculs. Faits avec plus de soin, ils +auraient donné, d'après Muschenbroek, 57033 toises, chiffre assez +rapproché de la vérité.</p> + +<p>Une opération analogue, faite quelques années après par le P. +Riccioli en Italie, est, à tous les points de vue, défectueuse. La base +mesurée n'a que 1094 pas. Plusieurs angles sont fort aigus et sont +conclus par le calcul au lieu d'être observés. Aux résultats de la +triangulation, Riccioli propose à tort de substituer: soit la mesure de +la dépression de l'horizon en un lieu d'altitude connue, soit la mesure +des hauteurs apparentes mutuelles de deux points d'altitude connue.</p> + +<p>Ces deux méthodes sont sans valeur pratique à cause de la petitesse +des angles qui interviennent et de l'incertitude des réfractions +terrestres. Riccioli se flatte d'éliminer ces causes d'erreur en observant +vers le Midi, dans des lieux fort élevés, par des jours sereins. +C'est une dangereuse illusion. Le chiffre donné (62250 toises au +degré) s'écarte plus de la vérité, en sens contraire, que celui de +Snellius.</p> + +<p>La première triangulation vraiment entourée de garanties est celle +de Picard en 1671. La base, mesurée près de Juvisy, avec des règles +de bois alignées au cordeau, a 5663 toises. L'arc total s'étend de +Malvoisine, au sud de Paris, à Sourdon, près d'Amiens. Les distances +zénithales méridiennes, mesurées avec un quadrant, sont différentielles, +c'est-à-dire indépendantes de l'erreur d'index, de la déclinaison +de l'étoile et, dans une grande mesure, de l'erreur d'excentricité. +Le parallélisme de la lunette au plan du limbe est soigneusement +vérifié par une méthode dont Picard est l'inventeur. La méridienne +est tracée par l'observation des hauteurs égales d'un même astre; elle +est contrôlée par des observations de digressions de la Polaire, +d'éclipses de satellites de Jupiter ou d'éclipses de Lune. Il y a, en +somme, fort peu à reprendre dans les observations de Picard, et les +défauts qu'on y relève ne lui sont guère imputables. La construction +des instruments est évidemment plus grossière que celle des +théodolites modernes. Les signaux naturels, arbres ou clochers, sont +utilisés par économie. Il est ordinairement impossible de placer +l'instrument au point même que l'on a visé. D'où la nécessité de +réductions au centre, toujours pénibles et incertaines.</p> + +<p>L'opération de Picard avait été entreprise sous les auspices de +l'Académie des Sciences récemment fondée. En même temps des +missions scientifiques étaient envoyées au Sénégal, à la Guyane, aux +Antilles. Dans les instructions remises aux observateurs, il leur était +recommandé de s'assurer si l'intensité de la pesanteur ne variait pas +d'un lieu à l'autre. Richer, qui observait à Cayenne, annonça en 1672 +que le pendule à secondes, emporté de Paris, devait être raccourci +pour osciller dans le même temps à Cayenne. En d'autres termes, +l'intensité de la pesanteur diminue quand on se rapproche de l'équateur.</p> + +<p>Personne assurément ne songe à placer Picard et Richer, observateurs +judicieux et exacts, sur le même rang que Newton. Il doit +nous être permis cependant de constater avec quelque fierté que les +Communications de nos compatriotes, faites en 1671 et 1672 à l'Académie +des Sciences de Paris, ont exercé une influence décisive sur +l'éclosion des idées contenues dans le livre immortel des <i>Principes +de la Philosophie naturelle</i>.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/015.png"></p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/016.png"></p> + +<p>Vers 1660, paraît-il, Newton avait conçu la pensée que la même +force qui dévie les projectiles de la ligne droite retient aussi la Lune +dans son orbite. Il avait tenté de faire une comparaison numérique +en admettant que cette force, dirigée vers le centre de la Terre, varie +en raison inverse du carré de la distance, mais il était parti d'une +valeur très inexacte du rayon terrestre. Les résultats étaient discordants. +Newton renonça à suivre les conséquences de cette idée. Il +reprit son calcul quand il connut le résultat de Picard: cette fois, la +concordance était parfaite. Newton en fut si ému qu'il ne put vérifier +lui-même son travail et dut recourir à l'obligeance d'un ami.</p> + +<p>De même, quand il connut le résultat de Richer, Newton fut amené +à penser, avant toute mesure, que la Terre ne devait pas être sphérique, +mais aplatie vers les pôles. S'il en est ainsi, les points de l'équateur +seront plus loin du centre, et par suite moins attirés que les pôles.</p> + +<p>Il est vrai que, même si l'on suppose la Terre sphérique, la pesanteur +doit subir une diminution appréciable à l'équateur du fait de la +rotation. Cette diminution, Newton est en mesure de l'évaluer par le +même raisonnement qui l'a conduit à la découverte de l'attraction +universelle. Il traite le mouvement diurne comme un mouvement +absolu et applique les principes de Galilée: indépendance de l'effet +d'une force par rapport au mouvement du point d'application, proportionnalité +des forces aux chemins parcourus dans un même temps. +Soient R le rayon équatorial, ω l'angle, en unité trigonométrique, +dont tourne la Terre en une seconde. Un corps qui demeure en +repos relatif à l'équateur se rapproche du centre à partir de la trajectoire +rectiligne qui résulterait de sa vitesse acquise. Cette déviation, +en 1 seconde, a pour valeur approchée Rω²/2.</p> + +<p>Le même corps, libre d'obéir à l'attraction terrestre, tomberait +vers le centre, en 1 seconde, d'une quantité que l'on représente +par g/2, et que fait connaître l'observation du pendule. La fraction de +la pesanteur qui s'emploie à maintenir le corps à la surface, sans le +presser, est donc φ = Rω²/2: g/2 = Rω²/g. +Les mesures de Picard et de +Richer donnent pour la valeur de ce rapport φ = 1/289.</p> + +<p>Cette diminution apparente de la pesanteur a son maximum à +l'équateur et s'évanouit progressivement quand on se rapproche du +pôle. Mais, du moment que la pesanteur apparente à la surface est +variable, il n'y a plus de probabilité pour que cette surface soit exactement +sphérique, et il faut qu'elle s'aplatisse pour satisfaire aux +conditions d'équilibre d'une masse fluide homogène.</p> + +<p>On peut tenter de vérifier la plus apparente au moins de ces conditions +en prenant comme figure extérieure un ellipsoïde de révolution. +Soient CA un rayon équatorial, CB le rayon polaire. Newton +prend arbitrairement CB/CA = 100/101. L'aplatissement ε est, par définition, +1/101. Le rapport des attractions du corps entier sur les points A +et B est 500/501. Deux canaux liquides rectilignes, dirigés suivant CA +et CB, exerceront sur le centre des pressions qui seront dans le rapport +101/100 x 500/501 = 505/501. Il est nécessaire pour l'équilibre que la force +centrifuge rétablisse l'égalité, en réduisant les attractions exercées +dans le plan de l'équateur dans la proportion de 4/505 ou (4/5)ε. Réciproquement, +on peut poser ε = (5/4)φ, et cette relation doit subsister tant +que l'aplatissement reste faible. Or, l'expérience a donné φ = 1/289. +On en déduit ε = 1/230. Cette méthode de calcul s'étend aux autres +planètes pourvu qu'on les suppose homogènes, qu'elles aient des +satellites et des diamètres apparents mesurables.</p> + +<p>Dans les deux premières éditions du Livre des <i>Principes</i>, Newton +dit que l'hypothèse d'une densité croissante vers le centre donnerait +un aplatissement plus fort. C'est une erreur corrigée dans la troisième +édition.</p> + +<p>Newton ne possède pas les formules d'attraction, aujourd'hui courantes, +des ellipsoïdes homogènes. Il y supplée par des tâtonnements +et des artifices géométriques. Il arrive ainsi à reconnaître que, de +l'équateur au pôle, l'accroissement de la pesanteur apparente est proportionnel +au carré du sinus de la latitude. Laplace dit que ce résultat +est donné sans démonstration. En réalité la preuve est ébauchée, +et les développements que Newton fonde sur cette loi montrent qu'il +l'envisageait autrement que comme une simple conjecture.</p> + +<p>On parvient ainsi à représenter assez bien les observations pendulaires +des savants français, faites à Paris, Gorée et Cayenne. Il semble +cependant que la décroissance de la pesanteur vers l'équateur soit +plus prononcée que la formule ne l'indique. Cet écart fait présumer +ou une densité croissante vers le centre, ou un aplatissement plus +fort. Nous savons aujourd'hui que c'est la première hypothèse qui +est la vraie. Notons encore au passage cette opinion hardie que l'aplatissement +pourra être mieux déterminé par les observations du pendule +que par les mesures d'arc de méridien.</p> + +<p>Pour apprécier le très haut mérite de l'oeuvre de Newton, il faut, +par un coup d'oeil jeté sur la littérature scientifique du temps, se +rendre compte combien le champ parcouru par lui était alors inexploré; +combien les idées qu'il a défendues ont eu de peine à s'imposer aux +plus distingués de ses contemporains, comme Huygens ou Bernoulli. +Entre ces fertiles et brillants esprits, Newton apparaît comme le +moins asservi à ses propres conceptions, comme le plus prompt à se +soumettre à la décision des faits. Il ne s'est pas perdu en doutes stériles +sur la réalité des forces, en discussions métaphysiques sur le +caractère relatif de tout mouvement observé. Il a été de l'avant sur +des hypothèses qu'il savait inexactes, mais qui renfermaient un appel +implicite à l'expérience. C'est en interrogeant la nature avec une +docilité constante que Newton a obtenu la plus riche moisson qu'il +ait jamais été donné à un homme de science de recueillir.</p> +<hr class="short"> +<a name="c2" id="c2"></a><br><br> +<br><br> + + +<h3>CHAPITRE II.</h3> + +<h4>L'APLATISSEMENT DU GLOBE.<br> + +ESSAIS DE THÉORIE MATHÉMATIQUE DE LA FIGURE DE LA TERRE.</h4> +<hr class="short"> + +<p>Trois ans après l'apparition du Livre des <i>Principes</i>, Christian +Huygens publiait, à Leyde, son <i>Traité de la lumière, avec un discours +sur la cause de la pesanteur</i>. La première Partie de l'Ouvrage +est mémorable comme posant les bases de la théorie ondulatoire de +la lumière. Les idées de Huygens sur la cause de la pesanteur se +rattachent à la théorie des tourbillons de Descartes et offrent aujourd'hui +pour nous moins d'intérêt. Pour le savant hollandais, la gravité +reste une puissance occulte inhérente au centre du globe. Cela +revient à supposer toute la masse de la Terre réunie en un seul point. +Même dans cette hypothèse erronée, l'aplatissement apparaît comme +une conséquence de la fluidité primitive. Huygens formule ce principe +fécond: «La surface des mers est, en chacun de ses points, +normale à la direction de la pesanteur», et il en déduit pour l'aplatissement +du globe le chiffre 1/578, pas même la moitié de ce que Newton +avait trouvé dans l'hypothèse d'un globe homogène, soumis dans +toutes ses parties à l'attraction universelle.</p> + +<p>La réalité de l'aplatissement était mise en doute aussi bien que sa +valeur. Thomas Burnet, théologien anglais, lui opposait des raisons +qui nous semblent aujourd'hui n'avoir rien de scientifique. Eisenschmidt, +mathématicien allemand, formulait une objection d'un caractère +plus grave. Réunissant les mesures connues du degré terrestre, +il trouvait que leur valeur linéaire va en croissant vers l'équateur, et +il en déduisait, correctement du reste, que la Terre est allongée vers +les pôles<a id="footnotetag1" name="footnotetag1"></a> +<a href="#footnote1"><sup class="sml">1</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote1" +name="footnote1"><b>Note 1: </b></a><a href="#footnotetag1"> +(retour) </a> <span class="sc">Eisenschmidt</span>, <i>Dissertation de la figure de la Terre</i>. Strasbourg, 1691.</blockquote> + +<p>Cassini, adoptant cette conclusion, entreprit de la vérifier. Il aurait +fallu, pour le faire d'une façon probante, mesurer deux arcs de méridien +séparés en latitude par un grand espace. On pensa qu'il suffirait +de relier par une chaîne de triangles Dunkerque à Perpignan, et +que la comparaison des degrés au nord et au sud de Paris trancherait +la question. Cette opération importante est décrite dans l'Ouvrage +intitulé: <i>De la grandeur et de la figure de la Terre</i>, Paris, 1720. +Le degré moyen fut trouvé égal à 56960 toises au Nord, à 57097 toises +au Sud, ce qui donne raison à Eisenschmidt contre Newton et indique +un allongement de 1/95. Mais il est reconnu aujourd'hui que de graves +erreurs s'étaient glissées dans la mesure de l'arc du Sud et que le +chiffre final repose sur une base des plus fragiles.</p> + +<p>Considérant ce résultat comme établi, Mairan entreprit de le justifier +théoriquement<a id="footnotetag2" name="footnotetag2"></a> +<a href="#footnote2"><sup class="sml">2</sup></a>. Il déploie beaucoup d'ingéniosité pour mettre +en doute la fluidité primitive de la Terre. Ne peut-elle pas, dit-il, +avoir été primitivement allongée? Alors la force centrifuge n'aurait +fait que diminuer l'allongement sans le détruire. Reste à concilier la +forme oblongue avec l'augmentation constatée de la pesanteur vers le +pôle. Mairan forge dans ce but une loi compliquée, faisant varier la +pesanteur en raison inverse du produit des rayons de courbure principaux +en chaque point de la surface.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote2" +name="footnote2"><b>Note 2: </b></a><a href="#footnotetag2"> +(retour) </a> <span class="sc">Mairan</span>, <i>Recherches géométriques sur la diminution des degrés en allant +de l'équateur vers les pôles</i>. Paris, 1720.</blockquote> + +<p>Newton accordait, avec raison, peu de crédit aux chiffres de Cassini, +comme aux raisonnements de Mairan. Dans la troisième édition +de son Ouvrage, parue l'année qui précéda sa mort (1726), il maintient +la position qu'il avait prise concernant la figure de la Terre. +Mais, sous l'influence d'un amour-propre national mal placé, l'opinion +publique en France se prononçait fortement pour Cassini. Celui-ci, +d'ailleurs, annonçait de nouvelles vérifications. La mesure d'un arc +de parallèle par Brest, Paris et Strasbourg, exécutée en collaboration +avec Maraldi, de 1730 à 1734, lui semblait décisive. «Ces observations, +disait le commissaire de l'Académie, se sont trouvées +si favorables au sphéroïde allongé que M. Cassini a eu la modération +de ne pas vouloir en tirer tout l'avantage qu'il eût pu à la +rigueur et de s'en retrancher une partie.» En réalité, la démonstration +est plus faible encore que celle qui se fonde sur l'arc de +méridien.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/022.png"></p> + +<p>Jean Bernoulli, qui s'était déjà trouvé en conflit avec Newton dans +une controverse célèbre, concourait en 1734 pour un prix de l'Académie +des Sciences de Paris. Pour cette double raison, il devait incliner +vers l'opinion qui dominait en France. Aussi le voyons-nous +s'écrier pour conclure: «Après cette heureuse conformité de notre +théorie avec les observations célestes, peut-on plus longtemps refuser +à la Terre la figure du sphéroïde oblong, fondée d'ailleurs sur la discussion +des degrés de la méridienne, entreprise et exécutée par le +même M. Cassini avec une exactitude inconcevable?»<a id="footnotetag3" name="footnotetag3"></a> +<a href="#footnote3"><sup class="sml">3</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote3" +name="footnote3"><b>Note 3: </b></a><a href="#footnotetag3"> +(retour) </a> <span class="sc">Todhunter</span>, <i>A history of the mathematical theories of attraction and the +figure of the earth</i>, 1873.</blockquote> + +<p>A cela un disciple de Newton, Désaguliers, répondait qu'aucune +loi d'attraction, aucune distribution de densité à l'intérieur ne pouvait +se concilier avec l'ellipsoïde allongé. C'était aller trop loin. Clairaut +montra depuis qu'avec un noyau solide d'une forme convenable +l'ellipsoïde allongé pourrait être figure d'équilibre. D'autre part, +l'Anglais Childrey estimait que la Terre devait être allongée parce +qu'il tombe annuellement sur les pôles plus de neige que le Soleil +n'en peut fondre. C'était méconnaître l'influence de la marche des +glaciers et de la dérive des banquises.</p> + +<p>La thèse de Newton trouvait d'ailleurs des partisans distingués, +même en France. En 1720, un écrit anonyme parut sous le titre: +<i>Examen désintéressé des diverses opinions concernant la figure +de la Terre</i>. Sous couleur de rapporter impartialement les arguments +pour et contre, il faisait bonne justice des prétentions de Cassini +à une exactitude supérieure. L'auteur dissimulé de l'Ouvrage +était Maupertuis, académicien et homme du monde, bien reçu chez +les grands et en rivalité avec Cassini. En 1732, il publia, sous son +nom cette fois, un <i>Discours des différentes figures des astres</i>. Il y +commente et justifie avec intelligence les résultats de Newton. Il +montre comment la mesure de deux arcs de méridien éloignés est +nécessaire pour déduire des valeurs un peu sûres des demi-axes de +l'ellipse.</p> + +<p>Sous l'impression produite par le Livre de Maupertuis, l'Académie +des Sciences résolut de procéder à une expérience décisive. Deux +expéditions furent organisées. L'une devait se rendre au Pérou, +l'autre en Laponie. En vue de la mesure des bases, on commanda au +même artiste, Langlois, deux règles de fer aussi égales que possible, +connues depuis sous les noms de <i>toise du Pérou et de toise du Nord</i>.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/024.png"></p> + +<p>Maupertuis, désigné comme chef de l'expédition de Laponie, se +mit en route en avril 1736. Il emmenait avec lui Clairaut, Camus, +Lemonnier fils, l'abbé Outhier; Celsius, professeur d'Astronomie à +Upsal, se joignit à eux. Deux relations nous sont parvenues, écrites, +l'une par Maupertuis, l'autre par l'abbé Outhier. Elles se complètent +utilement sur plus d'un point. Les triangulations et les visées astronomiques, +contrariées par les marécages, les moustiques, la brume +autour des sommets, la rigueur du climat, furent cependant menées +à bien dans l'été et l'automne de 1736. On mesura une base de +7406 toises sur la glace d'un fleuve et l'on s'installa pour le reste de +l'hiver dans le village de Tornea, enseveli sous la neige. Les calculs, +mis au net, donnaient 57 422 toises au degré. La comparaison avec +l'arc français portait l'aplatissement à 1/178, chiffre supérieur à celui +que Newton avait prévu. En tout cas, aucun doute ne pouvait subsister +sur sa réalité. «On tint la chose secrète, dit Maupertuis, tant +pour se donner le loisir de la réflexion sur une chose peu attendue +que pour avoir le plaisir d'en apporter à Paris la première nouvelle.»</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/025.png"></p> + +<p>Le départ eut lieu en juin 1737. Au moment de l'embarquement, +un accident survint. Les instruments tombèrent à la mer et ne purent +être repêchés que déjà endommagés par la rouille. On doit reconnaître +aussi que toutes les vérifications désirables n'avaient pas été +faites et leur omission donna lieu, de la part des amis de Cassini, à +quelques critiques justifiées.</p> + +<p>La mission du Pérou comprenait Godin, Bouguer, La Condamine, +plusieurs auxiliaires. Elle s'adjoignit ultérieurement deux officiers +espagnols, George Juan et Antonio de Ulloa. Godin, le plus ancien +académicien, était le chef nominal.</p> + +<p>Le départ eut lieu à La Rochelle, le 16 mai 1735, près d'un an +avant celui des académiciens du Nord. Mais l'expédition devait durer +bien davantage et les résultats ne furent élucidés que longtemps +après. On n'avait pas encore mesuré un degré de latitude sur trois +quand les nouvelles d'Europe apprirent le retour et le succès des +académiciens du Nord, partis les derniers.</p> + +<p>Ce retard tenait à bien des causes et n'avait pas été sans quelque +profit pour la Science. On avait fait escale à la Martinique, à Saint-Domingue; +on avait entrepris des recherches sur la réfraction, sur le +pendule. C'est à Saint-Domingue que Bouguer imagina et fit réaliser +le pendule invariable. On arriva à Quito le 13 juin 1736; mais à partir +de ce moment des difficultés sans nombre surgirent, occasionnées +par le climat inconstant du pays, son caractère montueux, l'impossibilité +d'obtenir un concours efficace des autorités espagnoles et des +indigènes et aussi, on doit le dire, par le défaut d'entente des observateurs. +Chacun d'eux s'appliquait à garder le plus possible le secret +de ses chiffres et à dissimuler dans ses opérations ce qui pouvait +donner prise à la critique. Il fut fait, en réalité, deux triangulations +distinctes et trois relations furent publiées, dues respectivement à +Bouguer, à La Condamine et aux officiers espagnols. Nous devons à +cette circonstance de connaître divers détails qu'un rapport fait en +commun eût laissés dans l'ombre et qui sont utiles pour apprécier +l'exactitude du résultat final. Cette critique a été faite d'une manière +pénétrante par Delambre dans un travail demeuré longtemps inédit +et que M. Bigourdan a eu le mérite de mettre en lumière<a id="footnotetag4" name="footnotetag4"></a> +<a href="#footnote4"><sup class="sml">4</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote4" +name="footnote4"><b>Note 4: </b></a><a href="#footnotetag4"> +(retour) </a> <span class="sc">G. Bigourdan</span>, <i>Sur diverses mesures d'arc de méridien, faites dans la première +moitié du XVIIIe siècle</i> (<i>Bulletin astronomique</i>, t. XVIII, p. 320).</blockquote> + +<p>Bouguer et La Condamine s'étaient promis de ne point faire connaître +au public les déterminations astronomiques exécutées en premier +lieu, reconnues plus tard défectueuses, et qu'il avait été nécessaire +de recommencer. Mais La Condamine, écrivain facile, causeur brillant +et intarissable, était l'homme du monde le moins propre à tenir strictement +un engagement de ce genre. Les trois académiciens, rentrés +en France en 1744, 1745 et 1751, mirent le public au courant de +leurs aventures et de leurs travaux. Bouguer publia en 1752 une +<i>Justification des Mémoires de l'Académie</i>, pour se plaindre des +indiscrétions de son collègue. Une vive polémique s'ouvrit et ne se +termina que par la mort d'un des adversaires.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/027.png"></p> + +<p>Ces querelles personnelles ont perdu de leur intérêt aujourd'hui, +et ne doivent pas nous empêcher d'accorder, aux uns comme aux +autres, le tribut d'éloges qui leur est dû. Les missionnaires du Pérou, +pas plus que ceux de Laponie, n'ont dit le dernier mot sur la question +ardue de la forme de la Terre. Ils ont, au prix d'efforts et de travaux +méritoires, mis hors de doute la réalité de l'aplatissement. Pour la valeur +du degré de latitude à l'équateur, Bouguer donne 56 736 toises, La +Condamine 56 714 toises, les officiers espagnols trouvent 56 768 toises. +Adoptons le premier résultat, qui tient le milieu entre les deux autres. +Combiné avec le degré du Nord, il donne l'aplatissement 1/223, plus +fort que celui de Newton. La correction aurait dû, nous ne pouvons +en douter aujourd'hui, être faite en sens contraire. On arrive au chiffre +plus vraisemblable 1/324 si l'on substitue aux données de Maupertuis +celles d'une mission suédoise qui opéra sur le même terrain de 1801 +à 1803 sous la direction de Svanberg. L'arc du Pérou fait aussi l'objet +d'une revision qui s'exécute en ce moment par les soins du gouvernement +français. Tant que les résultats n'en seront pas publiés, les +travaux des académiciens du XVIIIe siècle resteront un élément essentiel +dans notre connaissance des dimensions du globe terrestre. Il faut +en dire autant d'un arc de méridien mesuré vers la même époque par +Lacaille dans le voisinage du cap de Bonne-Espérance, repris au +siècle suivant par Maclear et Airy, et que l'intervention du gouvernement +anglais promet d'étendre bientôt à travers l'Afrique australe +tout entière.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/028.png"></p> + +<p>D'importantes recherches théoriques s'accomplissaient, vers la +même époque, dans la voie ouverte par Newton. Mac Laurin, dans +son <i>Traité des fluxions</i>, publié en 1742, résolut le problème de l'attraction +d'un ellipsoïde homogène de révolution sur un point intérieur +quelconque. Il démontra que l'ellipsoïde aplati est une figure d'équilibre +pour une masse fluide homogène tournant autour du petit axe +avec une vitesse convenable.</p> + +<p>Les <i>Mathematical dissertations</i> de Thomas Simpson, parues +en 1743, établissent l'existence d'une vitesse angulaire limite, au delà +de laquelle l'équilibre relatif est impossible. Elles montrent que deux +ellipsoïdes différents peuvent répondre à une même vitesse angulaire.</p> + +<p>Tant que les recherches mathématiques n'avaient pour objet que +des corps homogènes, on pouvait douter qu'elles fussent susceptibles +d'une application utile aux planètes. Clairaut fut le premier à s'engager +avec succès dans la voie difficile de l'attraction d'un ellipsoïde +hétérogène. Sa <i>Théorie de la figure de la Terre</i> (1743), où se déploie +un talent analytique de premier ordre, demeure sur bien des points +un modèle qui n'a guère été dépassé. Clairaut suppose que les surfaces +d'égale densité sont, aussi bien que la surface extérieure, des +ellipsoïdes de révolution autour d'un même axe, mais il laisse arbitraire +la loi de variation de densité, aussi bien que la loi de variation d'ellipticité +d'une couche à l'autre. Il admet seulement (ce qui est d'ailleurs +fort vraisemblable) que, d'une couche à l'autre, la densité augmente +toujours quand on se rapproche du centre.</p> + +<p>Partant de ces hypothèses, Clairaut démontre tout une série de lois +remarquables. Appelons:</p> + +<p>a, b les demi-axes d'une couche quelconque, ρ la densité correspondante;</p> + +<p>e l'ellipticité (b-a)/a de cette même couche;</p> + +<p>e<sub>1</sub> l'ellipticité de la surface externe;</p> + +<p>φ le rapport de la force centrifuge à la pesanteur équatoriale sur la +surface externe;</p> + +<p>g<sub>e</sub> la pesanteur à l'équateur;</p> + +<p>g la pesanteur à la latitude Ψ. On trouve alors:</p> + +<p><i>Première loi.</i>--Les ellipticités vont toujours en croissant de la +surface au centre.</p> + +<p><i>Deuxième loi.</i>--Le rapport e/a³ prend des valeurs croissantes de +la surface au centre.</p> + +<p><i>Troisième loi.</i>--Si l'on pose n = (5/2)φ - e<sub>1</sub>, on peut écrire approximativement</p> + +<p>g = g<sub>e</sub>(1 + n sin² Ψ).</p> + +<p><i>Quatrième loi.</i>--L'ellipticité <i>e<sub>1</sub></i> de la surface externe est toujours +comprise entre φ/2 et 5φ/4.</p> + +<p><i>Cinquième loi.</i>--Si l'on regarde <i>e</i> et ρ comme des fonctions inconnues +de <i>a</i>, on peut écrire une équation différentielle qui relie ces +deux fonctions, et qui devient intégrable si l'on adopte pour ρ certaines +formes simples en fonction de <i>a</i><a id="footnotetag5" name="footnotetag5"></a> +<a href="#footnote5"><sup class="sml">5</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote5" +name="footnote5"><b>Note 5: </b></a><a href="#footnotetag5"> +(retour) </a> Nous renverrons, pour la démonstration de ces propriétés, au <i>Traité de Mécanique +céleste</i> de Tisserand, t. II.</blockquote> + +<p>Les trois dernières lois sont précieuses en ce qu'elles ont lieu pour +toute distribution des matériaux à l'intérieur, sous la réserve que cette +distribution rentre dans les hypothèses, d'ailleurs passablement larges +et souples, de Clairaut. Il n'est pas toutefois démontré, ni même probable +que la constitution du globe terrestre s'y conforme rigoureusement. +Une infraction à ces lois, établie par l'expérience, ne serait +donc pas un paradoxe mathématique.</p> + +<p>Ces mêmes lois sont approximatives, et s'obtiennent en négligeant +la seconde puissance de l'ellipticité. On peut se permettre cette simplification +pour la Terre et pour la Lune. Il est plus difficile de s'en +contenter pour Jupiter ou Saturne. Dans un Mémoire inséré aux +<i>Annales de l'Observatoire de Paris</i>, t. XIX, Callandreau a montré +comment les énoncés des lois de Clairaut devraient être complétés +pour ces deux planètes.</p> + +<p>La troisième loi confirme et précise l'énoncé de Newton, concernant +la variation de la pesanteur à la surface. Elle montre comment +la forme du globe pourrait être connue exactement par les seules mesures +du pendule, s'il ne fallait pas compter avec les anomalies locales.</p> + +<p>La limite inférieure de l'ellipticité, donnée par la quatrième loi, +correspond à l'aplatissement de Huygens et à la concentration de +toute la masse en un seul point. La limite supérieure conduit à l'aplatissement +de Newton et à l'homogénéité de toute la masse.</p> + +<p>Cette quatrième loi se vérifie pour la Terre, Jupiter et Saturne, +c'est-à-dire pour les astres où la durée de rotation et l'ellipticité sont +l'une et l'autre mesurables. En ce qui concerne le Soleil, Mercure, +Vénus, la Lune et Mars, les deux limites de Clairaut font seulement +prévoir une ellipticité insensible, ce qui est encore conforme à l'observation. +Il n'y a pas là, évidemment, une démonstration précise, +mais une présomption sérieuse pour considérer la théorie de Clairaut +comme exacte dans ses grandes lignes.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/031.png"></p> +<hr class="short"> +<a name="c3" id="c3"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE III.</h3> + +<h4>RÉSULTATS GÉNÉRAUX DES MESURES GÉODÉSIQUES.<br> +VARIATIONS OBSERVÉES DE LA PESANTEUR A LA SURFACE.</h4> +<hr class="short"> + +<p>En décidant l'adoption d'une unité de longueur fondée sur les dimensions +du globe terrestre, la Convention nationale donna une impulsion +puissante et durable aux études géodésiques. De cette époque +datent les perfectionnements apportés par Gambey dans la division +des cercles, par Borda dans l'emploi du théodolite et la mesure des +bases par les règles bimétalliques. La méthode des moindres carrés, +la théorie de la compensation des mesures surabondantes allaient +bientôt aussi entrer dans la pratique à la suite des mémorables travaux +de Gauss et de Bessel.</p> + +<p>Des nécessités pratiques aisées à comprendre avaient fait reposer +la valeur du mètre sur les mesures de Delambre et de Méchain, mesures +un peu hâtives et n'embrassant pas encore toute l'étendue désirable +en latitude. Mais, quand l'exemple donné par la France eut été +suivi dans les pays étrangers avec un succès croissant, quand des +chaînes de triangles eurent été tracées à travers les vastes plaines de +la Russie et de l'Inde, il devint clair que la complexité du problème +dépassait ce que l'on avait d'abord présumé.</p> + +<p>Les méthodes de calcul fondées sur la comparaison de deux arcs +seulement supposent en effet:</p> + +<p>1º Que sur un même méridien l'arc d'un degré croît régulièrement +de l'équateur au pôle;</p> + +<p>2º Que sur deux méridiens différents les arcs d'un degré, pris à +la même latitude, ont même longueur;</p> + +<p>3º Que cette longueur est la même, à latitude égale, dans l'hémisphère +boréal et dans l'hémisphère austral.</p> + +<p>Or ces propriétés n'appartiennent qu'à une catégorie restreinte de +surfaces. Elles ne peuvent être réalisées exactement pour la figure +apparente de la Terre, hérissée d'inégalités et sujette à mille changements +avec le temps. Le point de départ de la géodésie consiste à définir +une surface idéale, assez simple pour se prêter au calcul, assez voisine +de la surface réelle pour que l'on puisse rapporter sans erreur chaque +point de la surface réelle à un point correspondant de la surface idéale +ou <i>surface géodésique</i>.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/033.png"></p> + +<p>On pourrait être tenté d'adopter une sphère, à cause de la simplicité +qui en résulterait pour les calculs. Les raisonnements de Newton, +confirmés par les mesures d'arc des académiciens français, font prévoir +que la sphère choisie, quel qu'en soit le rayon, s'écartera trop +de la surface réelle, et que la correspondance point par point ne +pourra être établie avec certitude.</p> + +<p>On se rapprochera davantage de la surface réelle si l'on adopte +comme surface géodésique un ellipsoïde de révolution. On pourra +prendre pour valeurs des demi-axes soit celles que suggère la dynamique +dans l'hypothèse de l'homogénéité, soit celles qui mettent +d'accord, dans la théorie de Clairaut, deux mesures de la pesanteur +faites à des latitudes différentes, soit enfin celles qui mettent d'accord +les valeurs linéaires du degré mesurées sous deux latitudes différentes.</p> + +<p>Ce dernier choix, qui ne suppose rien sur la constitution intérieure, +sera sans doute jugé le plus rationnel. Mais du moment que +l'on dispose de plus de deux arcs de méridien ou de plus de deux +mesures de pesanteur, il faut s'attendre à ce que les observations +soient imparfaitement représentées, peut-être même à ce qu'on soit +obligé de leur imputer des erreurs inadmissibles. En prenant pour +surface géodésique un ellipsoïde à trois axes inégaux, on disposera +de deux paramètres de plus, mais cet expédient entraînera dans les +calculs une complication plus grande, et jusqu'à ce jour il n'a pas +été trouvé avantageux d'y recourir.</p> + +<p>La définition de la latitude, de la longitude, de l'altitude par rapport +à l'ellipsoïde de révolution ne comporte aucune difficulté. Mais +ces grandeurs ne sont pas directement mesurables: on peut au +contraire définir les coordonnées géographiques d'un point de la +surface réelle de telle manière qu'elles deviennent accessibles à l'observation. +Ainsi l'on appelle <i>latitude</i> l'angle de la verticale avec +l'équateur ou le complément de l'angle de la verticale avec l'axe du +monde. Pour direction de l'axe du monde, on adopte le milieu des +digressions d'une circumpolaire en hauteur et en azimut. On a ainsi, +très sensiblement, l'axe instantané de rotation du globe terrestre. Cet +axe n'est pas fixe par rapport aux étoiles, puisqu'il éprouve les mouvements +de précession et de nutation. On ne peut affirmer qu'il soit +fixe par rapport au globe terrestre, mais son excursion totale ne +dépasse pas quelques mètres. Enfin la verticale elle-même peut +changer de direction, dans une faible mesure, sous l'influence des +variations météorologiques, de la dérive des glaces polaires, de la +circulation du fluide interne. On ne peut donc pas compter, d'une +manière absolue, sur l'invariabilité des latitudes géographiques.</p> + +<p>De même, le méridien en un point étant défini par la direction de +la verticale et par celle de l'axe instantané de rotation du globe terrestre, +on ne doit pas se flatter que les différences de longitude +soient invariables, ni que la variation de l'angle horaire d'une étoile +soit rigoureusement proportionnelle au temps. Mais des opérations +classiques et d'une exécution assez rapide permettront toujours d'installer +un instrument dans le méridien et de comparer la marche +d'une pendule à celle du Ciel. On s'est demandé s'il n'y aurait pas +avantage, pour la définition des coordonnées géographiques et de +l'heure, à remplacer l'axe instantané de rotation par l'axe principal +d'inertie, qui s'en écarte toujours très peu et qui a plus de chances +de demeurer fixe par rapport à des repères terrestres. Ce système, +bien que soutenu avec talent par Folie, ancien directeur de l'Observatoire +d'Uccle, n'a pas prévalu, et les astronomes sont demeurés +fidèles aux définitions anciennes. La réforme, en effet, pourrait ne +pas atteindre son but à cause des fluctuations de la verticale; et, ce +qui est plus grave, la latitude et la longitude cesseraient d'être des +points d'observation, toujours vérifiables et n'impliquant aucune +hypothèse sur la constitution du globe, pour devenir des résultats de +calcul. Rien n'indique, en effet, par rapport aux étoiles, la situation de +l'axe principal d'inertie. Il faut la déduire de la théorie du mouvement +de la Terre autour de son centre de gravité, théorie nécessairement +imparfaite, en raison de l'ignorance où nous sommes de la constitution +intérieure du globe et des changements qui peuvent s'y accomplir.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/035.png"></p> + + + +<p>L'altitude est également susceptible de deux définitions différentes. +On serait tenté d'appeler ainsi la longueur interceptée sur la +verticale, à partir du lieu d'observation, par la surface géodésique, +c'est-à-dire par l'ellipsoïde de révolution qui satisfait le mieux à l'ensemble +des mesures d'arc. Malheureusement cet ellipsoïde est, lui +aussi, un être fictif, un résultat de calcul, et l'on n'aperçoit pas à +première vue la possibilité de s'y rattacher par des opérations physiques.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/036.png"></p> + +<p>Le point de départ naturel pour la mesure des hauteurs est la surface +moyenne des mers, obtenue en faisant abstraction des dénivellations +accidentelles ou périodiques produites par les vents et les +marées. Cette surface coïnciderait avec l'ellipsoïde de Newton si la +Terre était homogène, avec l'ellipsoïde de Clairaut si la constitution +intérieure du globe était régulière. Mais elle doit avant tout satisfaire +à une exigence qui exclut toute possibilité de définition analytique. +Elle doit être une surface de niveau pour l'ensemble des forces qui +agissent sur le globe terrestre, y compris la force centrifuge, l'attraction +des continents et des montagnes. Cette surface, appelée <i>géoïde</i>, +peut être prolongée à travers les terres en vertu de sa définition +mécanique. Les parties saillantes, surtout si elles sont formées de +roches denses, dévient le fil à plomb et provoquent un renflement du +géoïde, en sorte que celui-ci reproduit, dans une mesure atténuée, +les inégalités de la surface réelle. Quand on exécute des nivellements +de proche en proche à partir du rivage de la mer, c'est par +rapport au géoïde que l'on détermine les altitudes des stations successives. +La pesanteur au niveau de la mer étant variable, deux surfaces +de niveau ne sont pas séparées partout par une même distance +sur la normale commune. Il serait donc rationnel de prendre comme +mesure de l'altitude finale non pas la somme des échelons verticaux +franchis dans les divers nivellements, mais la somme des travaux +négatifs accomplis par la pesanteur. A cette condition seulement, +tous les points d'une surface de niveau quelconque auront des altitudes +exprimées par le même chiffre. Mais, jusqu'à présent, cette +distinction ne présente guère qu'un intérêt théorique.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/037.png"></p> + +<p>Quand on exécute une chaîne de triangles, on réduit les angles à +l'horizon et l'on ramène la valeur linéaire de la base au niveau de la +mer. Cela revient à reporter sur le géoïde les constructions faites, +avec la supposition tacite que la verticale de chaque station, prolongée +jusqu'au géoïde, le rencontrerait encore normalement. Sauf +peut-être l'arc du Pérou, aucune des triangulations exécutées jusqu'à +ce jour ne traverse un pays assez montueux ou assez élevé pour mettre +cette hypothèse en défaut. Tout cheminement exécuté avec le théodolite +et le niveau donne, le long d'une ligne déterminée, l'écart de +la surface réelle et du géoïde. Les observations astronomiques associées +relient aux directions fixes fournies par les étoiles les verticales des +diverses stations. Elles permettent, en conséquence, de construire +une section soit de la surface réelle, soit du géoïde. Avec une série +de sections parallèles, on peut établir un modèle en relief. Quand ce +travail aura été fait pour la plus grande partie du globe terrestre, on +pourra dire quelle est la surface géodésique, à définition simple, +qu'il convient d'adopter comme se rapprochant le plus du géoïde.</p> + +<p>Il s'en faut de beaucoup, à l'heure présente, que ce vaste programme +soit réalisé. En laissant de côté les irrégularités locales, on +ne trouve pas de difficulté insurmontable pour placer sur une même +ellipse les différents arcs de méridien mesurés. La concordance, toutefois, +est médiocre, et l'on ne doit pas espérer, dans la détermination +de l'aplatissement, une précision très élevée. Delambre et +Méchain l'évaluaient à 1/334 d'après l'ensemble des triangulations effectuées +à la fin du XVIIIe siècle. Bessel, en 1837, a proposé 1/299,5; +Clarke, en 1880, 1/(293,5 ± 1,1). L'erreur probable indiquée est sans +doute trop faible, car deux seulement des arcs utilisés, de petite +étendue, tombent dans l'hémisphère austral, et la symétrie par rapport +à l'équateur n'est point démontrée ni même vraisemblable +d'après la distribution des continents. Les valeurs correspondantes +du demi petit axe et du demi grand axe sont respectivement, en +kilomètres, 6356,607 et 6378,284. Le moment approche, à ce qu'il +semble, où la discussion de Clarke pourrait être reprise avec avantage. +Depuis, l'arc anglo-français a reçu une extension considérable +par la jonction de l'Algérie et de l'Espagne. D'importantes triangulations +ont été reprises ou inaugurées au Spitzberg, au Canada, au +Pérou, dans l'Afrique australe. Ces travaux, dont une Association +géodésique internationale encourage le développement, doivent être +considérés comme ayant pour but de faire connaître les irrégularités +du géoïde, plutôt qu'une valeur plus exacte de l'aplatissement. Alors +même que tous les arcs de méridien mesurés seraient applicables sur +une même ellipse, il resterait à démontrer que toutes ces ellipses ont +même centre, que les lieux des points d'égale latitude sont plans et de +courbure uniforme. Ce dernier point ne peut être élucidé que par des +mesures suffisamment nombreuses d'arcs de parallèle, accompagnées +de déterminations de longitudes très précises.</p> + +<p>Le doute à ce sujet est d'autant plus permis que l'aplatissement +proposé par Clarke, tenant le milieu entre les deux chiffres que suggèrent +les recherches de Mécanique céleste d'une part, les mesures +de la pesanteur de l'autre, ne concorde d'une manière vraiment satisfaisante +ni avec l'un ni avec l'autre.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/039.png"></p> + +<p>Les mesures de la pesanteur, fondées sur l'observation du pendule, +offrent sur les opérations géodésiques l'avantage de pouvoir s'exécuter +sur toute l'étendue des continents, dans les régions montagneuses +les plus âpres, et jusque dans les îles semées au milieu des +mers. Elles se prêtent donc à une répartition plus égale entre les +deux hémisphères et entre les diverses latitudes. La troisième loi de +Clairaut permettrait, à la rigueur, de déduire l'aplatissement superficiel +de deux mesures de pesanteur seulement, exécutées l'une près +de l'équateur, l'autre dans les régions polaires. Par la combinaison +d'un plus grand nombre de résultats, on atténuera l'effet des erreurs +d'observation et des anomalies locales. En suivant cette marche, de +Freycinet a trouvé, pour l'inverse de l'aplatissement, 286,2; Sabine, +284,4; Foster, 289,5; Clarke, en 1880, 292,4. Tous ces aplatissements +sont, on le voit, plus forts que ceux qui résultent des triangulations. +Dans ces dernières années, on a trouvé le moyen d'effectuer +des mesures suffisamment précises, même en pleine mer. Sans doute +l'observation du pendule demeure impraticable à bord des navires, +mais on y supplée par la lecture simultanée du point thermométrique +d'ébullition de l'eau et de la colonne barométrique. La première +lecture donne en effet, pour la pression atmosphérique, une évaluation +indépendante de l'intensité de la pesanteur, au lieu que la +seconde en est affectée d'une manière sensible.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/040.png"></p> + +<p>L'observation du pendule présente encore sur les mesures d'arc +l'avantage de se rapporter à une localité précise, et par suite se prête +mieux à l'étude des irrégularités locales. En pays de plaine, la variation +de la gravité avec la latitude suit assez bien les prévisions de la théorie. +Mais le voisinage de la mer ou des montagnes donne ordinairement +lieu à des surprises. Des hypothèses vraisemblables sur la densité +des masses montagneuses avaient fait penser aux géodésiens que le +niveau de la mer pourrait être relevé d'un millier de mètres, dans le +voisinage des côtes, par l'attraction des continents. Les travaux +récents de M. Helmert, fondés principalement sur l'observation du +pendule dans les Alpes, montrent que cette estimation est exagérée. +Entre le géoïde et l'ellipsoïde de révolution qui s'en rapproche le +plus, l'écart ne doit nulle part dépasser 200m. C'est peu en comparaison +des inégalités de la surface réelle, qui atteignent 9km de part +et d'autre du niveau des mers, et sont par suite du même ordre de +grandeur que la différence des rayons polaires et équatoriaux. Il y a +donc une influence cachée qui diminue l'attraction des parties saillantes +et augmente l'attraction des parties creuses. Cette remarque +est importante, comme nous le verrons dans un des Chapitres suivants, +pour l'étude de la structure interne. Mais, avant d'entrer dans +ce sujet difficile, il est à propos de jeter un coup d'oeil d'ensemble +sur le relief actuel et de résumer l'enseignement qu'il peut nous +offrir.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c4" id="c4"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE IV.</h3> + +<h4>LES GRANDS TRAITS DU RELIEF TERRESTRE<br> +ET LE DESSIN GÉOGRAPHIQUE.</h4> + +<hr class="short"> + +<p>L'inspection d'un globe terrestre suggère de diviser la surface de +notre planète en deux parties: l'une recouverte d'eau et plus voisine +du centre que le géoïde ou surface moyenne des mers, l'autre émergée +et plus éloignée de ce même centre.</p> + +<p>Ces deux parties sont, à tous les points de vue, bien loin d'être +équivalentes. Non seulement les océans l'emportent par l'étendue, +mais leur profondeur moyenne, 4000m environ, surpasse de beaucoup +l'altitude moyenne des terres émergées, altitude qui ne dépasse pas +700m. Si le niveau des océans s'abaissait de 2300m, on obtiendrait ce +que les géographes appellent la <i>surface d'équidéformation</i>; les +nouvelles lignes de rivage opéreraient une répartition plus juste; les +terres émergées formeraient alors la partie du globe que l'on doit +considérer comme saillante et les océans ne recouvriraient plus que +la partie déprimée, de même volume que la première (<i>Pl. I</i>).</p> + +<p>Il est digne d'attention que le dessin actuel des continents ne serait +pas, dans cette hypothèse, profondément transformé. On verrait l'Asie +s'agrandir par l'Est, en s'annexant les archipels des Kouriles, du +Japon, des Philippines, plus encore au Sud-Est, où elle engloberait +les îles de la Sonde et de l'Australie. L'Europe s'augmenterait au +Nord-Ouest d'une terre nouvelle qui fermerait l'Atlantique au Nord +en réunissant à la Grande-Bretagne l'Islande et le Groenland. On +verrait apparaître dans l'axe de l'Atlantique deux grandes îles longitudinales +jalonnées de foyers volcaniques. Ces changements exceptés, +on peut dire que les grandes masses continentales et les grandes +dépressions océaniques conserveraient à peu près leur importance et +leur situation relatives.</p> + +<p>Mais, pas plus dans l'état nouveau que dans l'état actuel, on ne +verrait apparaître l'égalité ou la symétrie entre les deux hémisphères. +Il y a deux fois plus de terres émergées au nord de l'équateur qu'au +sud. Leur importance va toujours croissant, dans l'hémisphère boréal, +depuis l'équateur jusqu'au cercle polaire. Dans l'hémisphère austral +elle va en diminuant de l'équateur jusque vers le cinquantième degré +de latitude, où la mer règne à peu près sans partage. Les terres se +montrent de nouveau dans les hautes latitudes antarctiques et forment +une masse continentale importante autour du pôle Sud, au lieu que le +pôle Nord est occupé par une mer profonde, comme l'a montré +l'exploration de Nansen.</p> + +<p>Un même parallèle, en général, traverse aussi bien des bassins +profonds que des plateaux élevés. On ne peut donc pas considérer +l'altitude comme étant une fonction de la latitude; il n'y a point +accumulation spéciale des terres vers les pôles ni vers l'équateur et la +croûte solide participe, tout aussi bien que la mer, à l'aplatissement +géodésique. On ne peut pas non plus rattacher simplement l'altitude +à la longitude, en regardant la surface comme formée de fuseaux +alternativement soulevés et déprimés. Toutefois cette représentation +serait déjà plus près de la réalité. Les masses continentales, et plus +encore les presqu'îles, ont tendance à se développer dans le sens +Nord-Sud plutôt que dans le sens Est-Ouest.</p> + +<p>Le contraste noté tout à l'heure entre les calottes polaires rentre +dans une loi plus générale. Le relief ne manifeste pas une distribution +symétrique autour d'un centre, mais au contraire une opposition +diamétrale des dépressions aux saillies et <i>vice versa</i>. Ainsi le centre +du continent asiatique a pour antipode le centre de l'océan Pacifique. +Que l'on décrive sur un globe terrestre un grand cercle ayant son +pôle dans l'Europe occidentale, on limitera un hémisphère où il y +aura presque égalité entre la terre et la mer, pendant que, pour +l'hémisphère opposé, le rapport correspondant sera seulement 1/8,3. +Si l'on considère les surfaces continentales du premier hémisphère, +on trouve que le vingtième seulement de leur surface a pour antipodes +des terres émergées.</p> + +<p>Cette circonstance témoigne, tout aussi bien que l'aplatissement, +en faveur de la fluidité primitive de la Terre. Elle montre que, au +moins à une certaine époque, les pressions ont pu se répartir et se +transmettre à travers toute la masse du Globe avec une certaine +liberté. On pourrait être tenté de voir dans le même fait une infraction +au principe posé par Newton, concernant l'égalité des pressions +exercées au centre par diverses colonnes liquides. Il semble, en effet, +que la pesanteur doit reprendre la même valeur en des points symétriques +par rapport au centre, en sorte que l'équivalence des pressions +exige l'égalité des altitudes. Mais cette conséquence n'est forcée que +si l'on suppose la Terre homogène, et l'inégale densité des matériaux +du globe terrestre peut aisément compenser une différence de longueur, +d'ailleurs relativement faible.</p> + +<p>Après l'abaissement fictif que nous avons fait subir au niveau des +mers pour obtenir la surface d'équidéformation, le groupement des +terres émergées rentre plus exactement dans une formule simple. On +peut dire qu'elles se rattachent à trois masses principales, situées +dans l'hémisphère Nord, qui prennent leur plus grande extension +vers le 60e degré de latitude nord, vont en s'amincissant vers le +Sud, disparaissent, et se retrouvent soudées ensemble vers le pôle +austral. Ces trois masses continentales ont respectivement leurs +centres dans la Scandinavie, la Sibérie orientale, la région du lac +des Esclaves, c'est-à-dire qu'elles sont espacées de 120° en longitude. +La séparation admise ici entre l'Europe et la Sibérie orientale +semblera peut-être quelque peu fictive. Elle se justifie par l'existence +d'une dépression qui, tout en n'étant pas occupée par la mer, +n'en est pas moins très marquée et très étendue. D'ailleurs ces trois +régions constituent des plateaux archéens, émergés de longue date +et qui ont joui à travers les périodes géologiques d'une stabilité +presque complète.</p> + +<p>Les extensions données à l'Europe au Nord-Ouest, à l'Asie au Sud-Est +se justifient non seulement par le relevé des profondeurs marines, +mais par la Géologie historique. La répartition des espèces végétales +et animales dans les îles, la nature des dépôts ramenés par les sondages, +montrent que ces portions de mer peu profondes, rattachées +aux continents actuels, ont été effectivement émergées à une époque +où la vie était déjà répandue à la surface de la Terre.</p> + +<p>Il est à remarquer que l'Australie, considérée comme prolongement +péninsulaire de l'Asie, l'Afrique considérée comme annexe du plateau +Scandinave, n'admettent point le même méridien central que la masse +continentale dont on fait dépendre chacune d'elles. L'une et l'autre +sont déviées fortement du côté de l'Est: une différence de même sens +et non moins marquée existe, en longitude, entre l'Amérique du +Nord et l'Amérique du Sud.</p> + +<p>La liaison des péninsules australes aux continents est imparfaite et +le rétrécissement des terres émergées, quand on marche du Nord au +Sud, ne se fait pas d'une manière continue. Il existe en effet une zone +transversale de rupture à peu près parallèle à l'équateur et située à +quelque distance au nord de celui-ci.</p> + +<p>Le long de cette zone on voit s'enchaîner des bassins approximativement +circulaires, bordés de hautes montagnes ou de cassures +récentes. Ce sont des régions instables, sujettes aux éruptions ou +aux tremblements de terre. On les nomme les <i>fosses méditerranéennes</i>, +parce que le fossé qui sépare l'Europe de l'Afrique en +fournit les exemples les mieux caractérisés et les mieux connus. Il +faut y joindre les chotts Sahariens, la Mer Noire, la Mer Morte, la +dépression Arabo-Caspienne, celle du Turkestan chinois, les mers +du Mexique et des Antilles.</p> + +<p>On doit à Lowthian Green d'avoir donné un énoncé géométrique +embrassant ces divers faits. Il suffit de considérer les centres des trois +masses continentales de l'hémisphère Nord comme les sommets d'un +tétraèdre régulier inscrit dans la sphère, et dont le quatrième sommet +tomberait au pôle antarctique. Les arêtes et notamment les parties +voisines des sommets, correspondront alors à des régions saillantes, +les centres des faces aux points de plus grande dépression. On peut +aussi déplacer les sommets du tétraèdre de quantités égales sur des +droites partant du centre, de manière à faire grandir le solide en le +laissant semblable à lui-même. Quand son volume sera devenu équivalent +à celui de la sphère, les pointements qui apparaîtront en +dehors de la sphère représenteront approximativement les continents. +On reconnaît sans peine qu'ils seront élargis au Nord, allongés en +pointe vers le Sud, que leur développement sera maximum vers le +60e degré de latitude Nord, pendant que les mers auront leur plus +grande extension d'une part au pôle Nord, de l'autre vers le 55e degré +de latitude australe (<i>Pl. II</i>).</p> + +<p>L'accord avec les faits est assez remarquable pour engager à la +recherche d'une explication physique. La Terre, dans son ensemble, +montrerait une tendance à se déformer, à partir d'un ellipsoïde de +révolution, pour se rapprocher de l'aspect extérieur d'un tétraèdre +régulier. Or on peut citer des expériences où cette déformation s'accomplit, +pour ainsi dire, spontanément. Un tube cylindrique de +caoutchouc, quand la pression du milieu ambiant augmente, prend +une section triangulaire: un ballon de verre où l'on a fait le vide et +que l'on échauffe à la température de ramollissement du verre se +déprime en quatre points situés à 120 degrés les uns des autres. +L'expérience réussit encore avec un ballon sphérique de caoutchouc +que l'on dégonfle progressivement. Dans ces divers cas la déformation +est imposée parce que le volume de l'enceinte diminue proportionnellement +plus vite que la superficie de l'enveloppe. Il y a lieu de +penser que le même conflit doit se produire dans le refroidissement +d'une planète primitivement fluide et qui s'enveloppe d'une croûte, +suivant la conception de Descartes. La surface de cette enveloppe +peu conductrice arrive assez vite à la température d'équilibre qu'elle +doit prendre sous l'influence des rayons solaires. A partir de ce +moment toute la déperdition de chaleur se fait aux dépens de la +masse interne, qui se contracte par suite plus que l'écorce, et, comme +celle-ci n'est pas assez tenace pour se soutenir sans appui, la conservation +de la forme sphérique est impossible.</p> + +<p>Maintenant la déformation a-t-elle comme terme nécessaire un +tétraèdre? On a invoqué, pour le démontrer, soit le principe de la +moindre action, soit le principe de la conservation de l'énergie. On +fait valoir que, la sphère ayant la propriété d'enfermer le plus grand +volume possible sous une surface donnée, le tétraèdre est, parmi les +polyèdres réguliers convexes, celui qui enferme sous une surface +donnée le plus petit volume. Le tétraèdre serait par suite, entre les +figures dérivées de la sphère, celle qui réalise au prix du plus petit +changement de surface une diminution de volume imposée. Mais cette +conséquence ne serait rigoureuse que si le champ des déformations +était limité aux figures convexes, et ni la théorie, ni l'observation ne +donnent lieu de croire qu'il en soit ainsi. Malgré cette incontestable +lacune mathématique, le système de Green est digne d'une grande +attention à cause du nombre des faits qu'il se montre capable de +comprendre et d'assimiler. Il la mérite d'autant mieux que l'auteur a +réussi à faire rentrer dans sa théorie les deux anomalies les plus apparentes +que présente, à première vue, le dessin géographique.</p> + +<p>Il y a lieu de se demander, en effet, pourquoi les trois masses continentales +allongées suivant un méridien présentent une solution de +continuité, une cassure orientée parallèlement à l'équateur et d'où +vient que, dans chacune de ces arêtes, la partie australe est déviée +vers l'Est par rapport à la moitié Nord.</p> + +<p>L'explication, analogue à celle des vents alizés, fait intervenir la +rotation du globe et la force centrifuge. Lorsque les sommets du +tétraèdre situés dans l'hémisphère Nord accusent leur saillie, ils effectuent +autour d'eux une sorte d'aspiration et empruntent des matériaux +au Nord comme au Sud. Mais c'est dans le premier cas que le changement +de vitesse résultant de la variation de latitude est le plus sensible. +Les masses venues du Nord et s'éloignant de l'axe ont une +vitesse acquise trop faible et demeurent en retard sur la rotation de +la Terre.</p> + +<p>Inversement, les matériaux appelés de l'équateur vers la protubérance +Sud possèdent à la suite de ce déplacement un excès de vitesse +et prennent l'avance sur la rotation du Globe. Il se produit ainsi sur +chaque arête méridienne du tétraèdre une sorte de torsion, capable +de déterminer la rupture et d'entraîner vers l'Est la partie australe. +La ligne de discontinuité, marquée par le chapelet des fosses méditerranéennes, +est une nouvelle aire de dépression, ajoutée à celle que +constituent déjà les centres des faces du tétraèdre. Si l'on néglige cet +effet de torsion, le diamètre issu de chaque sommet va passer au +centre de la face opposée. La correspondance diamétrale des dépressions +et des saillies, indiquée par l'observation, est aussi une conséquence +de la définition géométrique du polyèdre.</p> + +<p>C'est surtout cette concordance qui assure à l'hypothèse tétraédrique +une grande supériorité sur la théorie proposée antérieurement +par Élie de Beaumont pour coordonner géométriquement les principaux +traits du relief terrestre. Cette théorie, après avoir passé par +une période de brillante faveur, n'a plus de partisans aujourd'hui. +Nous en dirons cependant quelques mots, parce qu'elle a son point +de départ dans l'observation de faits bien avérés et qui ne doivent +pas être perdus de vue.</p> + +<p>L'idée qu'une loi précise commande la distribution des parties +saillantes et déprimées n'est pas invraisemblable <i>a priori</i>. Il n'y a +pas de chaîne de montagnes où l'on ne reconnaisse avec facilité la +répétition fréquente d'un petit nombre d'alignements. Cette circonstance +ne peut être mise en doute, bien qu'elle soit un peu exagérée +dans certaines cartes topographiques, en raison de la propension +qu'on éprouve, dans la description d'un objet compliqué, à simplifier +et à répéter des traits déjà connus. Ce parallélisme est un vestige des +puissants efforts latéraux qui ont suivi la consolidation de l'écorce +et en ont altéré le niveau. La direction dominante d'une chaîne résume +l'effort principal, poussée ou traction, qui lui a donné naissance. +Entre cet effort primitif et les mouvements ultérieurs qui sont venus +superposer leurs effets aux siens, entre les efforts simultanés qui ont +agi dans diverses régions de la Terre, y a-t-il indépendance ou coordination +géométrique? La seconde opinion est plus probable dans +l'hypothèse de la fluidité primitive et d'une écorce relativement +mince et certaines analogies font prévoir que les lignes de moindre +résistance, où se produiront les plissements, fractures ou déchirures, +dessineront les arêtes d'un polyèdre régulier inscrit. C'est ainsi que +des formes polygonales d'une régularité remarquable apparaissent +dans la solidification d'une croûte qui se fendille par retrait. L'expérience +en est souvent faite dans les creusets des métallurgistes. Les +colonnades basaltiques, dont les affleurements dessinent parfois des +pavages hexagonaux presque parfaits, ont pris naissance de cette +manière dans le refroidissement des coulées de lave.</p> + +<p>Maintenant quel polyèdre régulier convient-il d'associer à la sphère +pour expliquer les principaux traits du relief terrestre? Élie de Beaumont +a donné la préférence au dodécaèdre, dont les faces sont des +pentagones. Le motif de ce choix est la faculté que l'on possède, en +prolongeant par des grands cercles les arêtes ou les diagonales des +faces, de constituer à la surface de la sphère un réseau très riche, +doué de propriétés géométriques nombreuses. Mais cette richesse +même, en rendant trop facile l'établissement de coïncidences approchées +avec les chaînes de montagnes terrestres, enlève à ces coïncidences +beaucoup de leur prix. Il est rationnel évidemment d'attacher +une importance particulière soit aux arêtes mêmes du dodécaèdre, +soit aux lignes qui en dérivent le plus directement. Élie de Beaumont +met à part quinze grands cercles, qu'il appelle <i>cercles primitifs</i>, et +qui peuvent être associés trois à trois, de manière à former des +triangles trirectangles, admettant chacun comme pôle un sommet du +dodécaèdre. Le mode d'orientation adopté par lui consiste à faire +tomber l'intersection de deux cercles primitifs rectangulaires sur le +mont Etna, et à faire pivoter le système jusqu'à ce qu'un autre cercle +primitif vienne s'aligner sur la Cordillère des Andes. Mais les coïncidences +obtenues de cette manière ne sont pas assez précises pour +entraîner la conviction et les chaînes de montagnes ainsi rattachées +à des lignes homologues n'ont, d'après l'histoire géologique, aucun +titre à être considérées comme contemporaines. Enfin, objection plus +grave, le dodécaèdre pentagonal est une figure centrée. A chaque +sommet correspond comme antipode un autre sommet, au centre de +chaque face le centre d'une autre face. Si donc le Globe terrestre +était construit sur ce plan, il devrait arriver qu'à une partie saillante +correspondrait une autre partie en relief diamétralement opposée. +C'est le contraire qu'on observe dans presque tous les cas. Il faut +donc plutôt chercher la formule de coordination du côté des solides +réguliers qui, comme le tétraèdre, réalisent l'association inverse. +Pour ces diverses raisons on a cessé d'attribuer au dodécaèdre pentagonal +aucune signification concrète, et la discussion est circonscrite +entre les partisans du tétraèdre de Green et ceux qui refusent +de voir dans l'ensemble du relief terrestre aucune manifestation de +symétrie.</p> + +<p>On ne peut nier cependant que les crêtes des montagnes, les lignes +de rivage formées par voie de cassure, les axes des fosses océaniques +allongées, ne manifestent une préférence pour certaines orientations. +Élie de Beaumont, en dressant la liste des angles de position par rapport +au méridien pour les chaînes de montagnes les mieux étudiées, +trouvait des chiffres groupés en très grand nombre autour de certaines +valeurs particulières. Plus tard, J. Dana a établi par de nombreux +exemples la prédominance de deux alignements: l'un du Sud-Ouest +au Nord-Est, l'autre du Nord-Ouest au Sud-Est. Au premier +se rattachent la côte asiatique orientale, l'axe de la Nouvelle-Zélande, +la chaîne des Alleghanys, l'axe de l'Atlantique Nord, l'axe de l'Atlantique +Sud, les monts Scandinaves. On peut faire rentrer dans le +second le grand axe du Pacifique, les montagnes Rocheuses, la côte +du Pérou, le chenal de l'Atlantique moyen, divers groupes d'îles du +Pacifique. Si ces alignements étaient visibles dans toutes les parties +du Globe, sa surface pourrait être assimilée à un échiquier de cases +rhomboïdales obliques sur le méridien et séparées par des lignes de +relief ou de rupture. Mais il faut se rappeler que beaucoup de chaînes +montagneuses, dont l'existence passée est attestée par la discordance +ou le plissement des couches, ont actuellement disparu, ensevelies +par la mer ou nivelées par l'érosion. Ces causes de ruine ont été relativement +peu actives sur notre satellite, et il en résulte que la disposition +en échiquier est plus aisément reconnaissable sur le globe +lunaire que sur le nôtre.</p> + +<p>Au lieu d'étudier la disposition en plan des lignes de relief, on +peut se demander si quelque loi générale ne se dégage pas de l'examen +des coupes verticales.</p> + +<p>On est généralement porté à regarder les continents comme des +intumescences convexes, les mers comme des cuvettes concaves. +L'ensemble des nivellements et des sondages modernes montre que +cette manière de voir est fort éloignée de la vérité. Le fond des bassins +océaniques est habituellement convexe. Non seulement il participe +à la courbure générale du Globe, mais il a sa courbure propre, +qui est, au moins dans un sens, encore plus marquée. De la sorte, les +parties les plus creuses, appelées <i>fosses océaniques</i>, sont rejetées +près des bords et forment des vallées allongées parallèles aux lignes de +rivage.</p> + +<p>Les continents offrent exactement la disposition inverse, ou du +moins ils l'ont présentée au moment où ils ont émergé, avant que +l'érosion n'ait eu le temps de modifier leur structure. Leur partie +centrale est une cuvette ou un assemblage de cuvettes, et les chaînes +de montagnes suivent les côtes. Les fleuves nés dans l'intérieur sont +obligés, pour rejoindre la mer, de faire brèche à travers une barrière +plus ou moins élevée. Les coupes de l'Afrique australe, de l'Amérique +boréale suivant des parallèles ressemblent à celles d'une assiette renversée +suivant un diamètre. Si l'on veut définir la montagne comme +étant le squelette du continent, on doit considérer ce squelette +comme extérieur, à la façon de la coquille d'un crustacé.</p> + +<p>Cette structure a été plus ou moins, à l'origine, celle de tous les +continents. Depuis, elle est devenue moins nette dans beaucoup de +cas, l'érosion ayant affaibli ou rasé la ceinture de montagnes et accru +par sédimentation le domaine de la frange ou bordure externe. Des +communications de plus en plus larges se sont établies entre les bassins +intérieurs et les mers voisines. Il reste cependant en Asie, en +Afrique, dans l'Amérique du Nord, des régions étendues sans écoulement +aucun vers l'Océan.</p> + +<p>Partout les points de grande altitude sont plus voisins de la mer +que du centre du continent, et tendent à s'aligner, comme les fosses +sous-marines, parallèlement au rivage. L'ensemble de ces faits se +résume dans une loi que M. de Lapparent énonce ainsi: «Au moment +où une grande ligne de relief se constitue sur le Globe, elle forme le +rivage d'une dépression océanique ou lacustre sous laquelle elle s'enfonce +par son versant le plus incliné et, en général, l'importance de +la chaîne à laquelle elle donne naissance est en rapport avec celle de +la dépression qu'elle côtoie.»</p> + +<p>La dissymétrie des versants est une loi générale. Le versant le plus +rapide, faisant face à la plus grande dépression, est en moyenne deux +fois plus incliné que l'autre. On arrive au fond des fosses océaniques +par une pente rapide quand on vient de la terre, par une pente douce +quand on vient du large. Dans les contrées couvertes de plissements +en échelons, l'altitude va croissant d'une ride à l'autre du côté où +elles présentent toutes l'inclinaison la plus forte. Mais cette structure +est sujette à être modifiée par l'érosion. La dernière ride, la plus +haute et la plus exposée aux vents humides, est vouée à une ruine +plus prompte. Les cours d'eau y font brèche en reculant leurs +sources, et la ligne de partage des eaux se trouve fréquemment +reportée en arrière des sommets les plus élevés.</p> + +<p>La manière dont la glace et les eaux pluviales interviennent pour +transformer le relief terrestre nous est connue par l'observation quotidienne. +Elle fait l'objet de Chapitres importants dans les Traités de +Géologie et de Géographie physique. Nous ne ferons qu'effleurer +cette question, malgré l'intérêt toujours actuel qu'elle présente, +parce qu'elle nous écarterait de notre objet principal, qui est +d'éclairer par l'étude de la Terre celle des autres corps célestes.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c5" id="c5"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE V.</h3> + +<h4>L'HISTOIRE DU RELIEF TERRESTRE.<br> +LES PRINCIPALES THÉORIES OROGÉNIQUES.</h4> + +<hr class="short"> + +<p>En cherchant à définir les grands traits du relief terrestre, nous +avons reconnu que ces traits, à première vue irréguliers et capricieux, +deviennent mieux intelligibles quand on se place au point de vue +historique. Ils tendent à se rapprocher d'une formule simple et +presque mathématique si on les considère comme les restes d'une +structure primitive que des causes toujours en action tendent à +effacer.</p> + +<p>Ces causes, dont l'étude forme l'objet principal de la Géographie +physique, dérivent toutes plus ou moins directement de la radiation +solaire. L'atmosphère, l'eau, la glace modifient le relief du Globe +avec lenteur dans les régions arides, avec une promptitude relative +dans les contrées où les précipitations sont abondantes. La substance +des montagnes, entraînée peu à peu, vient s'étaler sur les plaines ou +se déposer près des rivages. Les profondeurs mêmes de l'Océan +reçoivent un continuel dépôt de débris organiques. Mais leur comblement +ne s'opère qu'avec une lenteur extrême, et c'est là, mieux +que sur les terres émergées, que l'on peut trouver les caractères encore +reconnaissables de la structure initiale.</p> + +<p>A ce sujet, une remarque importante doit être faite: l'ensemble +des causes actuelles, de celles dont nous pouvons mesurer les effets +dans la période historique, concourt d'une manière évidente au nivellement +général de la surface. L'érosion détruit les montagnes, les +sédiments comblent les mers. Parfois, il est vrai, l'érosion, en déchaussant +des massifs de roches dures, fait apparaître des formes +plus abruptes, mais elle n'accroît jamais l'altitude des cimes. Les +cônes soulevés ou construits par des éruptions volcaniques, les +redressements locaux qui peuvent résulter des tremblements de terre +n'ont qu'un volume insignifiant en comparaison des chaînes de montagnes, +plus insignifiant encore auprès des fosses océaniques. Ce ne +sont donc pas les causes actuelles, celles qui accumulent sous nos +yeux les terrains stratifiés, qui ont pu créer le relief terrestre, établir +des écarts de 9km à 10km dans le sens vertical entre la surface +réelle et le géoïde. L'érosion ne rend pas compte de la figure actuelle +des montagnes, moins encore de l'existence des fosses océaniques.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/053.png"></p> + +<p>On a le droit, assurément, en Géologie, de limiter le champ de ses +recherches. C'est ainsi qu'une école nombreuse, longtemps prépondérante +en Angleterre sous l'influence de Lyell, ne voulait reconnaître +que l'action des causes actuelles, reléguant tout le reste dans +un passé lointain et inaccessible. L'Astronomie nous fait une obligation +de nous placer au point de vue inverse: la formation des terrains +stratifiés, l'action de l'air et de l'eau sur la surface deviennent +dans l'évolution d'un corps céleste des épisodes presque négligeables. +Certaines planètes ont déjà traversé cette phase de leur histoire; +d'autres ne l'ont pas encore atteinte et, sur la Terre elle-même, l'action +habituellement cachée et assoupie des forces internes se révèle +comme prépondérante par la grandeur de ses effets. Leur rôle du +reste n'est pas terminé; il est fort possible qu'elles interviennent +encore de nos jours, concurremment avec les agents atmosphériques, +ou qu'elles provoquent dans l'avenir de nouveaux cataclysmes, après +un repos qui aurait embrassé la période historique tout entière.</p> + +<p>Tant que les sondages océaniques sont demeurés rares et clairsemés, +les chaînes de montagnes sont apparues comme les accidents +les plus importants du relief terrestre. On a dû reconnaître que leur +formation était étroitement mêlée à l'histoire du Globe, même depuis +l'apparition de la vie à sa surface. En effet, les couches évidemment +constituées par des dépôts lentement accomplis dans une nappe +liquide, couches primitivement horizontales, présentent des redressements, +des plis, des dislocations qui accusent l'intervention de +forces extrêmement puissantes. D'autre part, une chaîne de montagnes +est nécessairement plus ancienne que les dépôts horizontaux +qui sont venus s'appuyer sur ses flancs. L'époque de la formation +de ces dépôts, comme celle de la formation des couches plissées, est +caractérisée par les débris organiques qui s'y trouvent. Un examen +attentif permet donc d'établir un ordre chronologique entre les +chaînes de montagnes et l'on peut espérer de reconstituer les états +successifs du relief terrestre. Cette branche d'études (<i>Géodynamique +interne ou Orogénie</i>) a fait dans ces derniers temps de très grands +progrès, et la connaissance de ses principaux résultats est utile pour +aborder l'examen des planètes autres que la Terre.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/054.png"></p> + +<p>Les pays de montagnes offrent des coupes naturelles où la série des +couches apparaît à première vue, où les terrains de même nature et +de même âge se retrouvent de part et d'autre d'un accident de terrain +qui les interrompt. Les parties externes du massif présentent de +nombreux plis, parfois régulièrement ondulés, mais le plus souvent +redressés, renversés, couchés, charriés par de puissants efforts latéraux. +L'épaisseur d'une même couche est loin d'être uniforme dans +toute son étendue. Il n'est pas rare de voir une série de plis comprimée +en forme de coin ou dilatée en éventail. Il arrive même que +la continuité d'une même couche est interrompue par une <i>faille</i> ou +dénivellation brusque. En pareil cas le compartiment resté au niveau +le plus élevé chevauche fréquemment sur l'autre, et l'ordre de superposition +primitif se trouve renversé. La production de failles successives +et de charriages consécutifs aboutit à la structure <i>imbriquée</i> +ou <i>en écailles</i>, souvent observée dans les Alpes françaises.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/055-small.png"></p> + +<p class="mid"><a href="images/055-large.png">Agrandissement</a></p> + +<p>Bien que les failles répondent, en général, à des effondrements sur +place, elles n'accusent point leur existence par des murs verticaux. +L'érosion est intervenue pour adoucir le relief. Elle arrive même, +avec le temps, à faire disparaître toute différence de niveau entre des +plaines contiguës, dont les stratifications sont discordantes. Les eaux +peuvent aussi enlever la tête d'un pli couché, en couper la racine. Et, +quand les fragments épargnés ont été charriés par la suite à 30km +ou 50km de distance, on conçoit qu'il puisse devenir très difficile de +remonter à leur origine et à leur situation initiale. Ces bouleversements +indéniables n'embrassent en somme que des portions restreintes +de la surface terrestre. A côté d'elles de vastes plateaux ont +gardé, à travers toutes les périodes géologiques, leur cohésion et leur +horizontalité. Il n'y a pas lieu de penser que les masses continentales +et les fosses océaniques aient subi dans leur configuration générale +de changements bien essentiels, à part ceux que nous avons signalés +et qui ont écarté le dessin des rivages de la symétrie tétraédrique.</p> + +<p>Il est évident que les inégalités de la surface terrestre doivent s'expliquer +par des causes qui ont agi depuis la solidification de cette +surface. La doctrine dominante à ce sujet, au commencement du +XIXe siècle, était la théorie des soulèvements proposée par Léopold de +Buch. Le fait qui lui sert de base est le suivant: on trouve, dans la +partie centrale des chaînes les plus importantes et les plus hautes, des +massifs de roches cristallines ou primitives, sans apparence de structure +stratifiée, et dépassant en altitude les zones plissées qui les +séparent de la plaine. Partant de là Léopold de Buch admet que, la +croûte s'étant formée et ayant acquis, par sédimentation, une grande +épaisseur, des roches en fusion chassées par un excès de pression +interne ont soulevé cette croûte, et l'ont percée en quelques points +faibles, en rejetant à droite et à gauche les roches stratifiées.</p> + +<p>Cette manière de voir est naturellement repoussée par les théoriciens +qui n'admettent pas la fluidité interne du globe, par ceux qui +pensent que la solidification a dû commencer par le centre et progresser +vers la surface. Mais elle n'a même pas conservé de partisans +dans l'école adverse, qui tient pour l'existence actuelle de l'écorce +mince. En effet, l'étude plus attentive des groupes montagneux +a prouvé que les masses primitives n'ont dans les plissements et les +soulèvements du sol qu'un rôle passif. Elles ne sont venues au jour +que longtemps après leur solidification, et ne se sont point déversées +en nappes liquides. Chaque fois que les roches fondues ont réussi +à percer, c'est en profitant de fissures antérieures et non en soulevant +les couches superficielles. Enfin les massifs cristallins présentent +jusque près de leur cime des restes de stratifications horizontales. Il +en résulte que leur couverture sédimentaire a été lentement enlevée +par l'érosion, et non refoulée par un soudain cataclysme.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/057.png"></p> + +<p>Une autre origine possible du relief terrestre est le plissement de +l'écorce par contraction. Ainsi qu'Élie de Beaumont l'a indiqué avec +une netteté parfaite dès 1829, un globe fluide, qui se refroidit et s'enveloppe +d'une croûte peu conductrice, arrive assez vite à ne plus +perdre par sa surface que la chaleur empruntée aux couches internes; +la température de la surface tend vers une limite fixe, qu'elle a déjà +à peu près atteinte, pendant que la température interne continue à +s'abaisser. L'écorce, se contractant moins que le noyau, prend relativement +à celui-ci un excès d'ampleur, qui, sous l'action de la gravité, +fait perdre à la surface la figure sphérique. On pourrait supposer que +cette déformation s'accomplira par des affaissements locaux avec rupture. +En fait les énormes pressions qui règnent dans l'écorce terrestre +communiquent aux roches une plasticité qu'elles n'ont point dans les +expériences de laboratoire et ce sont des plissements que l'on observe.</p> + +<p>Les crêtes des plis tendent-elles à s'éloigner du centre de la Terre +ou sont-elles simplement en retard sur l'affaissement des parties voisines? +La question ne semble pas aisée à résoudre. Dans l'ensemble +l'affaissement doit prédominer, puisque le globe se refroidit; mais des +soulèvements locaux restent possibles et Élie de Beaumont n'y voyait +point de difficulté. Sans doute, dans un esprit de réaction contre la +doctrine de Léopold de Buch, une autre école, qui se réclame de +Constant Prévost, ne veut laisser dans l'orogénie aucune place aux +soulèvements. Elle ne reconnaît que des mouvements centripètes inégalement +répartis. Mais cette théorie ne semble pas capable de s'assimiler +tous les faits. Les terrains sédimentaires dont on retrouve des +fragments près des plus hautes cimes cristallines existent dans les +mêmes régions en masses considérables parfaitement nivelées et régulières. +Il est plus facile de concevoir un soulèvement local qu'un affaissement +qui aurait porté sur une contrée entière sans amener de dénivellation +ni de rupture. Des roches contemporaines se rencontrent en +grandes masses à des niveaux extrêmement différents. Le grand plateau +du Colorado est demeuré au-dessous du niveau de la mer depuis +le commencement de l'époque carbonifère jusqu'à la fin de la période +crétacée. Il a reçu dans cet intervalle 3000m à 4000m de sédiments, ce +qui prouve qu'il a continué à s'enfoncer, car les sédiments ne se +déposent en quantités importantes qu'à de faibles profondeurs. +Depuis il a émergé sans que l'on puisse dire si l'ascension a pris fin +actuellement, et, si l'on rétablissait tout ce que l'érosion lui a enlevé, +ce plateau aurait maintenant 6000m d'altitude. Cet exemple, que nous +empruntons à M. J. Le Conte<a id="footnotetag6" name="footnotetag6"></a> +<a href="#footnote6"><sup class="sml">6</sup></a>, est assurément un des plus frappants, +mais il est loin d'être isolé et l'on doit tenir des soulèvements +étendus pour possibles, alors même que leur lenteur ne permettrait +pas d'en suivre la marche par l'observation.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote6" +name="footnote6"><b>Note 6: </b></a><a href="#footnotetag6"> +(retour) </a> <span class="sc">J. Le Conte</span>, <i>Earth crust movements and their causes</i> (<i>Science</i>, Vol. V, +nº 113).</blockquote> + +<p>On a tenté de démontrer que la chute de température, depuis +l'époque de solidification de la surface jusqu'à l'époque actuelle, est +insuffisante pour provoquer des plissements aussi considérables que +ceux qu'on observe et pour rendre compte du relief terrestre. Ce raisonnement, +présenté par M. Fisher<a id="footnotetag7" name="footnotetag7"></a> +<a href="#footnote7"><sup class="sml">7</sup></a> dans l'hypothèse d'un refroidissement +subit, n'est pas concluant, ainsi que l'a fait voir M. G.-H. +Darwin, parce qu'il laisse dans l'ombre l'intervention de la pesanteur. +Quand la contraction par refroidissement a déterminé un pli, même +peu accusé, des sédiments se déposent dans la partie concave, la surchargent +et l'obligent à s'enfoncer encore. Les matières liquides +situées au-dessous refluent sous les parties saillantes et les soulèvent. +Les différences de niveau tendent ainsi à s'exagérer jusqu'à ce qu'une +rupture se produise.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote7" +name="footnote7"><b>Note 7: </b></a><a href="#footnotetag7"> +(retour) </a> <i>Philosophical Magazine</i>, Vol. XXIII, 1887.</blockquote> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/059.png"></p> + +<p>Certains auteurs, à la suite de J. Dana<a id="footnotetag8" name="footnotetag8"></a> +<a href="#footnote8"><sup class="sml">8</sup></a>, ont même considéré le +dépôt des sédiments, agissant par leur poids, comme la cause première +de l'effort orogénique. On allègue en faveur de cette idée que +les couches stratifiées se présentent, dans les régions montagneuses +ou à la limite de celles-ci, avec une puissance bien plus grande que +dans les pays de plaines. C'est ainsi que dans la région des Appalaches, +en Amérique, des dépôts se sont formés sans interruption sur 12000m +d'épaisseur. Une telle continuité suppose que le rivage s'affaisse lentement, +d'une quantité presque équivalente, pour permettre à la sédimentation +de se poursuivre et l'on ne voit pas pourquoi un effondrement +aussi prolongé affecterait toujours le même point, si la sédimentation +elle-même ne l'impose pas.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote8" +name="footnote8"><b>Note 8: </b></a><a href="#footnotetag8"> +(retour) </a> <span class="sc">J. Dana</span>, <i>Manual of Geology</i>, 1875, p. 748.</blockquote> + +<p>Mais la répercussion du phénomène ne s'arrête pas là. Les matériaux +déposés par alluvions dans les plaines ou sur les côtes sont +empruntés aux montagnes. Il y a surcharge pour les bas-fonds, allégement +pour les hauteurs. Dès lors l'équilibre intérieur du globe terrestre +se trouve compromis. Deux colonnes d'égale section, issues de +points différents de la surface et aboutissant au centre, cesseront de +se faire équilibre si elles n'altèrent pas leurs longueurs relatives en +sens inverse. Cette considération, déjà employée par Newton, a reçu +des développements nouveaux de la part des géologues américains +modernes, qui l'ont formulée sous le nom de <i>principe de l'isostase</i>. +Elle conclut à l'existence d'une cause interne qui tend à exagérer les +différences de niveau superficielles, au lieu que les agents atmosphériques +travaillent à les atténuer. L'égalité des pressions en sens différent +autour d'un même point intérieur est d'ailleurs également obligatoire, +que l'on suppose l'intérieur de la Terre solide ou qu'on le +suppose liquide. On ne saurait en effet compter sur la ténacité des +roches ou des métaux pour supporter les efforts que feraient naître +dans la masse du globe, supposée homogène, les inégalités de la surface. +Tous les matériaux connus sont écrasés, pulvérisés, à ces +énormes pressions.</p> + +<p>Il ne semble pas, cependant, que la surcharge des sédiments doive +supplanter la contraction par refroidissement comme cause initiale et +prépondérante du relief. La Lune, en nous montrant un globe où les +différences de niveau sont relativement plus fortes et plus brusques +que sur la Terre et où, en même temps, les traces de l'action de l'eau +sont rares et douteuses, nous invite à chercher d'un autre côté. +L'exemple déjà cité du plateau de Colorado montre aussi que les +soulèvements ne sont pas limités aux montagnes allégées de leur +couverture sédimentaire; des régions immergées depuis longtemps, +soustraites à toute érosion et déjà chargées de sédiments considérables, +peuvent manifester un mouvement ascensionnel. Il y a ici en +jeu une cause interne distincte du principe de l'isostase, et même +capable d'en combattre victorieusement les effets. La même nécessité +se présente au début, quand il s'agit d'expliquer l'apparition des bassins +concaves où se déposeront plus tard les alluvions. L'opinion de +géologues éminents, parmi lesquels nous citerons M. de Lapparent, +est qu'il n'y a pas lieu de chercher cette cause ailleurs que dans le +ridement par contraction. La même force, étendant et prolongeant +son action, travaille à redresser les bords du bassin qui sont des +zones faibles de l'écorce et les réactions latérales y contribuent autant +et peut-être plus que le poids des sédiments.</p> + +<p>Nous devons encore mentionner deux tentatives intéressantes, +faites pour prévoir et définir l'emplacement des dépressions principales. +Peirce et M. G.-H. Darwin ont examiné quelle pouvait être, +sur la forme de la Terre, l'influence de l'attraction des corps célestes. +Seuls le Soleil et la Lune paraissent capables d'une action efficace, +par l'intermédiaire des marées qu'ils provoquent. Ces marées, qu'elles +aient pour siège les eaux superficielles ou le fluide interne, sont toujours +en retard sur le passage au méridien de l'astre perturbateur. Il +en résulte, comme nous le verrons plus en détail à propos de la Lune, +un ralentissement du mouvement diurne et la planète tend vers une +figure d'équilibre moins aplatie que celle qui répondait à la vitesse +de rotation primitive. Sur une planète entièrement fluide la déformation +s'accomplira sans laisser de trace. Si la solidification est parvenue +à un certain degré, la croûte, sollicitée au delà de sa limite de +résistance, deviendra irrégulière et indiquera, sans le réaliser complètement, +le passage de l'ancienne figure d'équilibre à la nouvelle. Partant +d'une hypothèse, à la vérité un peu gratuite, sur l'état primitif +du globe terrestre, M. G.-H. Darwin trouve mathématiquement qu'il +doit se dessiner à la surface de larges plis, coupant l'équateur +à angle droit et s'infléchissant vers l'Est de chaque côté, dans les latitudes +croissantes. Ni la ligne actuelle des rivages, ni la ligne d'équi-déformation +ne présentent par rapport à l'équateur la symétrie que +réclamerait cette formule, et il est certain que l'ensemble du dessin +géographique est mieux représenté par le tétraèdre de Green.</p> + +<p>L'apparition des montagnes, quel qu'en soit le mécanisme, est un +contre-coup de la formation des bassins océaniques et celle-ci constitue, +par suite, le problème le plus essentiel de l'orogénie. M. J. Le +Conte, dans le travail cité plus haut, y voit une conséquence du caractère +hétérogène des matériaux de l'écorce. La conductibilité pour +la chaleur et la densité varient, en général, dans le même sens, et +entre des limites assez larges, d'une partie de la Terre à l'autre. Si l'on +se représente, dans la croûte terrestre, une région particulièrement +dense et conductrice, on se rend compte que la solidification doit y +commencer plus tard et y progresser plus vite. Cette région, se refroidissant +plus que ses voisines, perd de sa surface et de sa courbure +et devient un bassin déprimé, tout préparé pour la réception des eaux +marines. La même cause continuant d'agir, le bassin se creuse, des +plis saillants se forment sur ses bords, la séparation se prononce entre +la terre ferme et la mer et les différences d'altitude s'exagèrent jusqu'à +ce que l'érosion vienne les atténuer ou jusqu'à ce qu'une rupture intervienne.</p> + +<p>En l'absence de données suffisantes sur l'état initial, l'édification +d'une théorie mathématique du relief terrestre semble une entreprise +sans espoir. Il est possible, au contraire, de déterminer entre quelles +époques géologiques une chaîne de montagnes s'est développée. Par +suite, un tableau historique de l'évolution de ce même relief est chose +réalisable, pourvu que l'on consente à ne pas remonter trop haut.</p> + +<p>Un moment on a pu croire que ce travail allait être rapidement +achevé. Élie de Beaumont avait cru, en effet, pouvoir déterminer +l'âge d'une chaîne de montagnes par le simple calcul de son orientation +générale. Mais cette règle commode n'a pas tenu devant l'examen +plus approfondi des faits. Le seul critérium admis par les géologues +modernes est le caractère paléontologique des couches stratifiées qui +ont été disloquées par l'apparition d'une chaîne de montagnes ou qui +se sont déposées sur ses flancs.</p> + +<p>Poursuivie par cette voie beaucoup plus sûre mais très laborieuse, +la classification historique des montagnes n'est encore connue que +très imparfaitement, et seulement pour une partie de l'hémisphère +boréal. Déjà, cependant, il s'en dégage quelques résultats simples et +remarquables.</p> + +<p>Les montagnes qui attirent le plus les regards, qui ont le relief le +plus énergique, sont les plus jeunes. Ce sont celles que l'érosion a eu +le moins le temps d'aplanir. Elles résultent d'un effort orogénique +qui peut remonter très haut, mais a pris seulement son caractère actuel +à la fin de l'époque tertiaire. Les chaînes de l'Atlas, de la Cordillère +Bétique, des Pyrénées, des Alpes, des Carpathes, des Balkans, +de la Crimée, du Caucase, de l'Afghanistan, de l'Himalaya sont un +contre-coup de l'effondrement des fosses méditerranéennes. Dans le +dernier remaniement des Alpes, datant de la fin des temps tertiaires, +la Méditerranée a été soulevée et réduite à une série de cuvettes saumâtres. +Plus tard elle s'est reconstituée par des effondrements successifs. +La mer Égée, la mer Noire, la mer Morte termineraient la +liste. Toutefois, d'après le professeur Suess, on n'est en droit de faire +rentrer dans les temps historiques aucun changement important des +lignes de rivage, imputable à une cause interne.</p> + +<p>Le mouvement qui a donné naissance au système alpin a été précédé +de quatre autres mouvements analogues qui ont fait apparaître +respectivement les chaînes pyrénéenne, hercynienne, calédonienne +et huronienne. L'ordre d'ancienneté est aussi celui des latitudes croissantes, +en sorte que la tendance au ridement se serait propagée, avec +des intervalles de repos, du pôle vers l'équateur. La chaîne huronienne, +la plus ancienne, traverse des contrées presque aplanies +aujourd'hui, mais où se rencontrent communément des affleurements +de couches dénivelées ou renversées.</p> + +<p>Nous devons accorder une attention particulière aux inégalités du +relief terrestre qui ne résultent pas de plissements. Ces formes monoclinales, +exceptionnelles dans les montagnes d'Europe, ont été +surtout signalées sur le territoire américain. Ce sont des blocs circonscrits +par une cassure et qui s'inclinent et se déversent quand +l'appui vient à leur manquer. Ou bien ils se sont effondrés tout d'une +pièce, ou bien au contraire ils sont demeurés en retard sur l'affaissement +des parties voisines. Les montagnes de cette classe ne s'alignent +point le long des rivages, présentent toujours un caractère isolé et +ne constituent pas de chaînes. Relativement rares sur la Terre, elles +sont au contraire dominantes sur la Lune, et ce rapprochement nous +autorise à penser que le plissement de l'écorce n'est dans l'évolution +d'une planète qu'un phénomène contingent et transitoire. C'est un +sujet sur lequel nous aurons à revenir au chapitre X de ce livre.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c6" id="c6"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE VI.</h3> + +<h4>LA STRUCTURE INTERNE D'APRÈS LES DONNÉES<br> +DE LA MÉCANIQUE CÉLESTE ET DE LA PHYSIQUE.</h4> + +<hr class="short"> +<p>L'écorce terrestre n'est accessible à l'observation directe que sur +une épaisseur bien limitée. Mais le calcul peut être dans cette voie +un auxiliaire utile, ne fût-ce qu'en montrant l'improbabilité ou l'impossibilité +de certaines hypothèses.</p> + +<p>Ainsi que nous l'avons vu au chapitre III, Clairaut a donné le +moyen d'étudier la constitution d'un ellipsoïde hétérogène dont toutes +les parties s'attirent mutuellement et à l'intérieur duquel les surfaces +d'égale densité sont des ellipsoïdes tous de révolution et animés d'un +mouvement de rotation uniforme autour d'un même axe.</p> + +<p>En particulier la variation des aplatissements avec la profondeur +peut être déterminée par le calcul si l'on se donne la densité ρ en +fonction du demi grand axe <i>a</i>.</p> + +<p>Édouard Roche, Lipschitz, M. Maurice Lévy ont indiqué diverses +formes de ρ en fonction de <i>a</i> pour lesquelles l'équation différentielle +de Clairaut devient intégrable. Pour déterminer les paramètres qui +figurent dans la relation choisie, et les constantes introduites par l'intégration, +on dispose de données d'origine diverse, en nombre surabondant. +Il s'agit de représenter le mieux possible les mesures géodésiques, +les mesures de pesanteur à la surface, les indications fournies +par les phénomènes de précession et de nutation, par les inégalités +du mouvement de la Lune.</p> + +<p>Si l'on s'attache en particulier à la valeur de l'aplatissement superficiel, +les mesures géodésiques donnent en moyenne, comme nous +l'avons vu, 1/293,5, les observations pendulaires 1/298. La mécanique céleste +paraît réclamer un aplatissement intermédiaire. On a développé +la théorie mathématique du mouvement de la Terre autour de son +centre de gravité en admettant que le globe est solide et que son +ellipsoïde central d'inertie est de révolution. A et C étant les moments +principaux, les phénomènes de précession et de nutation donnent, +sans autre hypothèse sur la constitution intérieure,</p> + +<p>(A - C)/ C = 1/305,6.</p> + +<p>Or, si l'on introduit ce nombre dans les formules fondées sur la théorie +de Clairaut, on trouve toujours pour l'aplatissement superficiel une +valeur plus faible que celle qui résulte soit des mesures géodésiques, +soit des observations du pendule. Pendant quelque temps on a pu +croire que l'on éviterait cette contradiction par un meilleur choix des +paramètres introduits pour exprimer ρ en fonction de <i>a</i>. M. Poincaré +a démontré que cet espoir devait être abandonné. Quelle que soit la +loi des densités à l'intérieur de la Terre supposée fluide, pourvu que +cette densité aille toujours en croissant de la surface au centre, il est +impossible de représenter la valeur 1/305,6 du rapport (A-C)/C qui résulte +de la théorie du mouvement de la Terre et des observations, à moins +d'adopter pour l'aplatissement superficiel une valeur inférieure +à 1/297,3.</p> + +<p>Édouard Roche, considérant la contradiction comme bien établie, +en tirait la conclusion que l'intérieur de la Terre ne pouvait pas être +liquide. A notre avis cette conséquence est au moins prématurée, et +cela pour deux raisons: d'abord les mesures géodésiques ne sont ni +assez multipliées ni assez concordantes pour permettre d'affirmer que +l'aplatissement est supérieur à 1/297,3. En second lieu l'intérieur du +globe peut être liquide sans pour cela satisfaire aux conditions qui +servent de base à la théorie de Clairaut.</p> + +<p>On sait que c'est la présence du renflement équatorial de la Terre +qui donne lieu aux phénomènes de précession et de nutation. La +même irrégularité de forme entraîne dans le mouvement de la Lune +des inégalités périodiques, dont l'observation peut conduire à la valeur +de l'aplatissement. Ces inégalités ont été soumises au calcul par +Laplace, par Hansen, et plus récemment (1884) par M. Hill. Deux +seulement d'entre elles ont quelque importance. L'une, portant sur +la longitude, a pour période 18 ans 2/3. La seconde, affectant la latitude, +a pour période un mois lunaire et se détermine plus aisément par +l'observation. De ce fait, la variation de la latitude, en plus ou en +moins, s'élève à 8",38. Une petite fraction de ce chiffre est due à l'action +des planètes, mais on peut l'évaluer séparément. Faye, en discutant +un ensemble important d'observations de la Lune faites à Greenwich, +a trouvé ainsi pour l'aplatissement terrestre 1/293,6. Un groupe +encore plus étendu a donné à M. Helmert 1/(297,8 ± 2,2). L'approximation +n'est pas très élevée, mais elle est destinée à s'améliorer avec le +temps, et cette méthode présente, relativement à la géodésie et aux +observations pendulaires, le mérite de donner un aplatissement moyen, +affranchi des irrégularités locales.</p> + +<p>En revanche les déterminations astronomiques de latitude et de +longitude, combinées soit avec les mesures d'arc, soit avec les mesures +de pesanteur, permettent, au moins en théorie, de construire +une représentation fidèle du géoïde. La mécanique céleste n'élève +pas cette prétention. Doit-on se flatter qu'elle fera connaître la structure +interne, c'est-à-dire la loi de la densité en fonction de la profondeur? +Cet espoir serait également vain, d'après le théorème suivant, +dont la démonstration est due à Stokes:</p> + +<p><i>Le potentiel relatif à l'attraction exercée sur un point extérieur +par une planète tournant d'un mouvement uniforme autour d'un +axe fixe et dont la surface libre, supposée connue, est en même +temps surface de niveau, ne dépend pas de la constitution interne.</i></p> + +<p>Pour bien comprendre la portée de ce théorème, il faut remarquer +que l'on peut modifier la constitution interne, et même d'une infinité +de manières, sans que la surface extérieure soit changée, et cesse +d'être une surface de niveau. Si donc on trouve, en respectant les +hypothèses de Clairaut, une loi de densité en fonction de la profondeur +qui mette d'accord toutes les mesures de la pesanteur faites à la +surface, il ne s'ensuivra pas que la structure intérieure admise soit la +vraie. Les pesanteurs observées seraient les mêmes avec une distribution +tout autre des mêmes matériaux. La même indétermination se +présente si l'on prend pour point de départ l'action observée du renflement +équatorial de la Terre sur les corps célestes.</p> + +<p>Dans l'opinion des meilleurs juges, aucune des trois voies suivies +pour calculer l'aplatissement ne le donne avec assez de précision pour +que l'on puisse affirmer qu'il y a désaccord entre elles. Si jamais la +contradiction venait à être établie, la doctrine de la fluidité interne +ne serait pas pour cela condamnée. On pourrait tout aussi bien renoncer +à l'une des hypothèses de Clairaut, par exemple cesser de +regarder les surfaces d'égale densité comme des ellipsoïdes, ou ne plus +leur attribuer à toutes une même vitesse de rotation. M. Hamy a +d'ailleurs démontré que la réalisation simultanée et rigoureuse de +toutes ces conditions donnerait lieu à un paradoxe mathématique.</p> + +<p>Mais, si l'on ne remplace pas les hypothèses de Clairaut par d'autres +tout aussi arbitraires, l'indétermination du problème devient excessive +et le calcul plus épineux. La seule tentative poussée un peu loin pour +développer en dehors de ces hypothèses la théorie de l'attraction du +globe terrestre est due à Laplace et lui a fourni la matière de beaux +développements mathématiques. Mais l'application concrète de ces +développements donne lieu à des difficultés, et la convergence des +séries n'est pas assurée dans tous les cas. En particulier Laplace s'est +demandé si l'on ne pourrait pas représenter les faits en admettant que +la Terre est formée d'une seule substance, dont la densité croîtrait +avec la pression suivant une loi simple. Il renonce à l'hypothèse que +les surfaces de niveau soient des ellipsoïdes, et admet seulement qu'elles +diffèrent peu d'une sphère. On arrive ainsi à représenter passablement +les observations, avec un coefficient de compressibilité admissible. +Toutefois, ce que l'on sait de la diversité des matériaux de +l'écorce terrestre ne permet guère d'espérer que cette théorie corresponde +de près à la réalité.</p> + +<p>De même que les mesures d'arc de méridien, les observations du +pendule deviennent plus instructives si on leur demande non pas +seulement la définition géométrique approchée de la surface terrestre, +mais l'indication des irrégularités locales.</p> + +<p>De longue date, on s'est aperçu que la partie variable de la pesanteur +n'est pas proportionnelle au carré du sinus de la latitude. L'écart +peut être attribué à une réduction défectueuse. Sans parler des difficultés +créées par la résistance de l'air et celle des supports, on n'observe +pas le pendule sur l'ellipsoïde de révolution ni même sur le +géoïde, mais à une certaine altitude. De là résultent trois effets perturbateurs:</p> + +<p>1° éloignement plus grand du centre de la Terre;</p> + +<p>2° augmentation de la force centrifuge; 3° attraction du massif saillant, +s'ajoutant à celle du globe. Les deux premiers effets tendent à +diminuer la pesanteur apparente, le troisième à l'accroître.</p> + +<p>Le dernier terme est le plus important et le plus difficile à calculer. +On l'évalue par une formule due à Bouguer et qui suppose la +masse continentale ou la montagne simplement ajoutée au géoïde. Il +est remarquable que la pesanteur ainsi calculée est toujours trop forte. +On obtiendrait, en général, un meilleur résultat en appliquant les deux +premières corrections et négligeant la troisième. C'est ce que Faye a +proposé de faire dans tous les cas. Il y aurait, d'après lui, une anomalie +de structure interne qui ferait équilibre à l'attraction des montagnes.</p> + +<p>De même, la pesanteur est le plus souvent, dans les petites îles, en +excès sur le chiffre que la latitude fait prévoir. Cet excès deviendrait +encore plus marqué si l'on tenait compte de ce que la mer environnante +remplace dans le géoïde des matières plus denses.</p> + +<p>Enfin, il est à prévoir que, si l'on mesure la latitude successivement +au nord et au sud d'une montagne, le changement sera plus fort que +celui qui répond au chemin parcouru sur le méridien. La verticale +est, des deux côtés, déviée vers la montagne par l'attraction de +celle-ci. Mais, quand on calcule cette déviation d'après la densité +probable des matériaux qui forment la montagne, on trouve ordinairement +un chiffre plus fort que l'effet observé.</p> + +<p>Bouguer, qui a mis le premier ce fait en évidence par des mesures +de latitude exécutées de part et d'autre du Chimborazo, était conduit +à attribuer à la montagne une densité très faible et invraisemblable. +Il lui semblait, d'après cela, qu'il devait exister à l'intérieur de vastes +cavités. Cette opinion n'est pas confirmée par les études stratigraphiques. +Les couches se retrouvent régulières et continues d'un versant +à l'autre et les coupes naturelles pratiquées par l'érosion ne +révèlent pas les cavités dont il s'agit. Le fait même, quoique fréquent, +n'est pas universel. Les Alpes, l'Himalaya, le manifestent à +un haut degré, mais dans le Caucase, d'après le général Stebnitsky, +les déviations de la verticale sont passablement expliquées par l'attraction +des masses visibles.</p> + +<p>Airy a émis, en 1855, l'idée que les montagnes possèdent en +quelque sorte des racines. Chacune d'elles est portée par un prolongement +souterrain formant flotteur, proportionné à son importance +et tenant la place du liquide plus dense dans lequel il plonge. Toute +excroissance de l'écorce serait ainsi compensée par un défaut de +densité, d'où résulterait une diminution de la pesanteur. Cette compensation, +supposée générale, réaliserait le principe de l'isostase, +c'est-à-dire l'égalité des pressions au centre sur différentes colonnes +partant de la surface.</p> + +<p>Il semble qu'un pas reste à franchir pour expliquer comment aucun +déficit de pesanteur n'apparaît dans les îles et sur la mer. Faye +a tenté de le faire en introduisant la considération de la température +des eaux marines. Le fond des océans, sous toutes les latitudes, est +à une température voisine de celle de la glace fondante. Au même +niveau, sous les continents, la température atteint ou dépasse 100°. +Il y a donc discordance entre les surfaces de niveau et les isothermes. +Sous les parties occupées par la mer, la solidification marche plus +vite et s'est propagée à une profondeur plus grande. Or, beaucoup +de roches augmentent de densité, quand elles se solidifient, après +fusion. Il y a donc sous les mers excès de densité, par suite excès +d'attraction, ou tout au moins compensation approchée à la faible +densité de l'eau.</p> + +<p>Les géologues sont demeurés, en général, sceptiques en ce qui +concerne l'efficacité de la cause invoquée par Faye. La conductibilité +des roches pour la chaleur est si faible que l'action de la mer, pour +accroître l'épaisseur de l'écorce, semble devoir être insignifiante ou +limitée à une courte période. D'ailleurs, si le gain de densité qui +accompagne la solidification est sensible pour certaines substances +minérales, il est nul ou même négatif pour beaucoup d'autres, notamment +pour le fer, dont le rôle dans la composition du globe terrestre +semble considérable. A mettre les choses au mieux, la plus +grande épaisseur de l'écorce sous les mers ne suppléerait pas à l'insuffisante +attraction de la couche liquide.</p> + +<p>Il y a donc lieu, ainsi que l'a proposé M. Le Conte, de renverser la +relation de cause à effet. Ce n'est pas la présence de l'eau qui augmente +la densité des couches sous-jacentes; c'est, au contraire, la +forte densité initiale de ces mêmes régions qui a déterminé leur +affaissement, et en a fait des lits tout préparés pour les océans futurs. +Il est bien vrai que l'équilibre isostatique ainsi réalisé aura été +troublé par l'accumulation de l'eau; mais il aura pu être rétabli par +un affaissement ultérieur; et cette vue prend une certaine consistance +en présence du fait, aujourd'hui avéré, que les fosses océaniques +correspondent à des régions instables et sont le centre habituel +des grands ébranlements sismiques.</p> + +<p>Quel que soit le mécanisme de la compensation, elle est réalisée +avec une approximation remarquable. Non seulement la surface des +mers s'écarte peu, au voisinage des côtes, de l'ellipsoïde de révolution, +mais l'intensité de la pesanteur garde au milieu même de +l'océan des valeurs tout à fait normales, au lieu d'être en déficit +comme elle devrait l'être s'il y avait indépendance entre l'altitude et +la densité de la croûte. Ce dernier résultat est fondé sur les recherches +du Dr Hecker, qui est parvenu récemment à obtenir des mesures +précises de la pesanteur en pleine mer<a id="footnotetag9" name="footnotetag9"></a> +<a href="#footnote9"><sup class="sml">9</sup></a>. On n'utilise point +pour cela les observations du pendule, qui sont impraticables à bord +des navires. On leur substitue l'observation simultanée du point +d'ébullition de l'eau et de la colonne barométrique. La première lecture +donne, en effet, pour la pression atmosphérique une valeur +indépendante de l'attraction terrestre, au lieu que la seconde en est +affectée, et, de leur comparaison, il est possible de déduire l'intensité +de la pesanteur.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote9" +name="footnote9"><b>Note 9: </b></a><a href="#footnotetag9"> +(retour) </a> <i>Helmert</i>, <i>Dr Heckers Bestimmung der Schwerkraft auf dem Atlantischen +Ocean</i>. Berlin, 1902.</blockquote> + +<p>M. Helmert, qui a discuté les observations du Dr Hecker, est aussi +l'auteur d'une méthode remarquable, dite <i>méthode de condensation</i>, +pour réduire à un niveau uniforme les observations du pendule. Le +principe de ses calculs est l'introduction d'une surface fictive S parallèle +au géoïde et s'en écartant partout de 21km, de manière à laisser +à l'extérieur toutes les fosses océaniques. On réduit les observations +du pendule aux points correspondants de la surface S, suivant la verticale, +d'après la connaissance que l'on possède de l'altitude et de la +constitution géologique aux environs de chaque station. On évite +ainsi les difficultés de calcul qui se présentent quand on prend pour +surface de comparaison le géoïde, et qui tiennent au défaut de convergence +des séries. M. Helmert trouve ainsi, en appelant ψ la latitude +géographique, <i>l</i> la longueur du pendule à secondes, <i>g</i> l'accélération +due à la pesanteur, ε l'aplatissement:</p> + +<p><i>l</i> = 0m,990918 (1 + 0,005310 sin² ψ),</p> + +<p><i>g</i> = 9m,7800 (1 + 0,005310 sin² ψ),</p> + +<p>ε = 1/(299,26 ± 1,26).</p> + +<p>On voit par ce dernier chiffre que la méthode suivie accroît la +divergence entre les mesures géodésiques et les observations du pendule, +mais établit un accord suffisant entre celles-ci et les inductions +tirées de la mécanique céleste et des hypothèses de Clairaut.</p> + +<p>Enfin, des études récentes poursuivies par le service géodésique +des États-Unis jettent du jour sur une question subsidiaire mais intéressante. +Lorsque les montagnes voient se modifier, à la longue, leur +forme et leur altitude, un mouvement partiel, dans le sens vertical, est +réclamé pour le réajustement isostatique. Bien des failles ou ruptures +semblent effectivement dues à cette cause; mais leur production est +retardée par la cohésion des matériaux, et il subsistera des anomalies +locales. Effectivement, les massifs montagneux étudiés en Amérique +accusent chacun un déficit général de pesanteur, si l'on ne tient pas +compte de leurs racines probables. Mais ce déficit n'atteint pas son +maximum aux sommets les plus élevés, comme il devrait arriver si +chaque montagne flottait isolément. Il faut considérer le massif dans +son ensemble comme flottant, mais certains sommets sont dépourvus +de racines propres, et soutenus en partie par la rigidité des parties +voisines, sans que la surcharge ainsi imposée à la croûte puisse excéder +la limite de sa résistance.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c7" id="c7"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE VII.</h3> + +<h4>LA STRUCTURE INTERNE D'APRÈS LES DONNÉES DE L'ASTRONOMIE<br> +ET DE LA GÉOLOGIE.</h4> + +<hr class="short"> + +<p>Les <i>Principes de Philosophie</i> de Descartes, publiés à Amsterdam +en 1644, renferment, au sujet de l'état intérieur du globe terrestre, la +première indication qui n'ait pas un caractère de fiction poétique ou +de légende religieuse. Descartes est un adhérent du système de +Copernic. Il assimile notre globe à ceux que nous voyons flotter dans +l'espace et dont plusieurs sont lumineux par eux-mêmes. La Terre, +elle aussi, a dû traverser une période d'incandescence. Elle est un +astre éteint, conservant dans son intérieur un feu central. La chaleur +observée dans les mines, les éruptions volcaniques, les filons métallifères +qui s'insinuent près de la surface, les dislocations mêmes de la +croûte, sont pour Descartes autant d'indices de l'état igné de l'intérieur.</p> + +<p>Newton, sans être aussi explicite, se place au même point de vue. +La forme sphéroïdale est, à ses yeux, la manifestation d'un état +d'équilibre relatif. L'aplatissement polaire est commandé par les lois +de l'hydrostatique. Pour la facilité du calcul, Newton part de l'hypothèse +d'une Terre homogène, mais il ne doute pas que la densité +n'aille en croissant vers le centre. Cela suppose que les éléments +sont mobiles et que leur répartition s'est faite librement. Pour évaluer +la densité moyenne du globe comparée à celle de l'eau, Newton +ne dispose que de données bien incomplètes. Il l'estime finalement +entre 5 et 6, ce que nous savons aujourd'hui être parfaitement exact.</p> + +<p>On doit à Bouguer d'avoir indiqué une méthode rationnelle pour +arriver au même but. Si l'on compare les latitudes observées au nord +et au sud d'une montagne isolée, on trouve une différence plus +grande que celle qui répond au chemin parcouru, parce que l'attraction +de la montagne dévie la verticale en deux sens opposés. De la +déviation, on déduit le rapport des masses de la montagne et du globe +terrestre. La densité de la montagne est connue par l'étude des +roches qui la composent, son volume par l'observation de sa forme. +On connaît, d'autre part, avec une approximation suffisante, le volume +du globe terrestre; on peut donc calculer sa densité.</p> + +<p>Cette méthode ne comporte qu'une faible précision. La déviation +observée est petite et la densité moyenne de la montagne ordinairement +mal connue. Il y aurait peut-être une exception à faire en faveur +de la détermination exécutée en 1880 par Mendenhall sur le Fusiyama. +Ce volcan célèbre du Japon présente un cône très régulier de 3731m +de hauteur, et sa densité moyenne, évaluée à 2,12, conduit au chiffre +5,77 pour celle du globe terrestre. Mais, si la théorie de l'isostase, +appuyée, comme nous l'avons vu au chapitre précédent, par des faits +nombreux, est exacte, toute excroissance un peu forte de l'écorce est +l'indice d'une anomalie de la densité dans les couches profondes, et +les bases du calcul deviennent ainsi très incertaines.</p> + +<p>La même objection s'applique aux conséquences que l'on est tenté +de tirer de la diminution de la pesanteur observée sur les montagnes. +Cette diminution est plus forte que si l'on supposait la montagne simplement +ajoutée au géoïde, parce que tout massif saillant repose sur +une base souterraine, formée elle-même de couches de faible densité. +Mais, suivant l'étendue ou l'importance que l'on accorde à ces racines, +on est conduit à des valeurs très différentes pour la densité moyenne +du globe terrestre. Les expériences de Carlini sur le mont Cenis lui +ont donné 4,39, chiffre porté par les corrections de Schmidt à 4,84.</p> + +<p>Un troisième procédé, qui a l'avantage de s'appliquer dans les +régions où la constitution de l'écorce peut être présumée normale, +consiste à mesurer la variation de l'intensité de la pesanteur suivant +la verticale quand on s'enfonce dans un puits de mine.</p> + +<p>Huygens avait suggéré cette expérience dès 1682, dans la pensée +qu'il en résulterait un argument contre le principe de la gravitation +universelle formulé trois ans auparavant par Newton. «Un corps +porté au fond d'un puits ou dans quelque carrière ou mine profonde, +dit-il, devrait perdre beaucoup de sa pesanteur. Mais on n'a pas +trouvé, que je sache, qu'il en perde quoi que ce soit.»</p> + +<p>Huygens a raison, et encore partiellement, si l'on joint à la doctrine +de l'attraction universelle l'hypothèse d'une Terre homogène. +En ce cas l'intensité de l'attraction, quand on pénètre dans l'intérieur, +varie comme la distance au centre. Il en est autrement si l'on suppose +la Terre hétérogène et les matériaux les plus compacts rassemblés +dans les couches profondes. Il se peut très bien alors que la gravitation +s'accentue, et c'est en effet ce qui arrive, mais on ne doit point +s'attendre à ce que la variation soit rapide. Ainsi dans l'hypothèse de +Roche, choisie surtout en vue de rendre facilement intégrable l'équation +de Clairaut, la pesanteur augmente jusqu'à une profondeur égale +à 1/7 du rayon. Le maximum atteint surpasse de 1/20 la pesanteur à la +surface.</p> + +<p>Dans cet ordre d'idées le travail expérimental qui semble mériter +le plus de confiance est celui de M. de Sterneck. Des pendules ont +été disposés à des profondeurs diverses dans un puits de mine à Przibram, +jusqu'à 1000m au-dessous du sol. La pesanteur augmente d'une +manière sensible. On en déduit le rapport ρ/Δ de la densité superficielle +à la densité moyenne, mais la densité superficielle elle-même n'est +pas connue avec la précision désirable. On a trouvé pour Δ des +valeurs comprises entre 5,01 et 6,28.</p> + +<p>La moyenne de ces nombres s'accorde bien avec le résultat d'expériences +physiques qui semblent plus susceptibles d'exactitude. Une +petite masse métallique suspendue à un fil fin, sans torsion, prend une +certaine position d'équilibre sous l'influence de l'attraction terrestre. +On en approche une grosse sphère de métal: la position d'équilibre +est modifiée. De l'étude des oscillations qui se produisent dans les +deux cas autour de la position d'équilibre on déduit le rapport des +attractions et, comme on connaît le rapport des distances, on peut +calculer le rapport des masses.</p> + +<p>La première application de cette méthode a été faite par Cavendish +en 1797. Depuis l'expérience a été reprise avec une recherche de précision +plus grande par divers physiciens, notamment par Cornu et +Baille. On adopte généralement 5,6 comme densité moyenne conclue +de ces recherches, sans pouvoir répondre de la décimale suivante.</p> + +<p>Quand on pénètre dans l'intérieur de la Terre, l'accroissement de +température est encore plus aisé à constater que celui de la pesanteur. +On ne peut naturellement lui assigner un taux régulier ni dans une +couche superficielle de quelques mètres, soumise aux variations annuelles, +ni dans les régions où abondent les émanations volcaniques +et les sources thermales. Quand on se place en dehors de ces +influences perturbatrices, on observe toujours un échauffement et +l'on est conduit à définir un <i>degré géothermique</i>, c'est-à-dire le +nombre de mètres dont il faut s'enfoncer dans le sol pour voir monter +d'un degré le thermomètre centigrade.</p> + +<p>En moyenne le degré géothermique est de 40m mais il y a des +anomalies locales et l'on peut citer des chiffres compris entre 86m +et 15m. Les faibles valeurs (15m à 25m) se rencontrent surtout dans les +mines de houille. Les surfaces isothermes se relèvent sous les montagnes, +mais moins que le sol lui-même, et moins encore sous les +massifs élevés, habituellement couverts de neige ou de glace. Le +degré géothermique augmente quelque peu avec la profondeur, d'où +la conséquence probable que la température tend vers une valeur +à peu près constante et subit, quand on marche en sens contraire, +l'influence réfrigérante du milieu ambiant.</p> + +<p>Divers savants ont tenté d'interpréter autrement une série d'expériences +faites au Sperenberg, près de Berlin, et poussée jusqu'à 1260m +de profondeur. La plus grande partie du sondage traversait une couche +de sel gemme. Des températures observées, M. Dunker a conclu la +formule</p> + +<p>T = 7°,10 + 0°,01299s - 0°,000001258s²,</p> + +<p>où T est la température en degrés centigrades, s la profondeur en +pieds. Si l'on appliquait cette formule sans restriction, l'on trouverait +à 1621m de la surface un maximum de 50°,9 et au centre de la +Terre une température extrêmement basse. Sans aller jusque-là, +Mohr, Cari Vogt ont émis l'opinion que les expériences du Sperenberg +condamnaient la croyance au feu central. Mais cette conclusion +n'est nullement fondée. Le coefficient du terme en s² est très incertain, +et les observations seraient tout aussi bien représentées par une +formule à quatre termes, où le coefficient du terme en s³ serait +positif. L'existence même d'un maximum à 1621m, conclue par extrapolation, +est nettement démentie par deux expériences plus récentes, +dont les résultats sont résumés dans le Tableau suivant:</p> + +<pre> + Plus grande Degré + profondeur Température géothermique +Localité. atteinte extrême moyen +Schladebach (Saxe prussienne) 1716m 56° 35m,7 +Paruschowitz (Haute-Silésie) 2003m 69°,3 34m +</pre> + +<p>Il n'y a donc pas de raison sérieuse pour douter que l'intérieur de +notre globe soit très chaud. Si la température tend à croître plus +lentement avec la profondeur, ce n'est pas qu'elle soit destinée +à diminuer plus loin: cela manifeste seulement l'influence réfrigérante +de l'espace externe.</p> + +<p>Thomson et Tait ont cherché à se rendre compte du mode de +répartition des températures dans l'hypothèse de la fluidité totale. +Une égalité approximative a dû se produire dans toute la masse. Les +parties denses, accumulées au centre, sont mieux défendues du refroidissement. +Mais, d'autre part, en devenant plus chaudes, elles perdent +leur excès de densité et sont ramenées vers la surface. Il y a ainsi un +brassage qui tend à rendre la température uniforme. Mais, dès qu'une +croûte superficielle est formée, cette croûte est soustraite au mélange. +Rayonnant vers les espaces célestes, elle emprunte de la chaleur aux +couches inférieures et le refroidissement progresse ainsi vers le +centre avec une extrême lenteur. Si l'on admet une température initiale +de 4000 degrés, on trouve après 100 millions d'années un degré +géothermique croissant jusqu'à 30km de profondeur, puis en décroissance +lente vers le centre.</p> + +<p>La valeur actuelle du degré géothermique semble indiquer que la +solidification superficielle ne remonte pas si haut dans le passé. +D'après Lord Kelvin il a dû s'écouler, depuis que la surface est +devenue solide, 10 millions d'années au moins, 100 millions au plus. +Le premier chiffre paraît plus voisin de la vérité que le second. Si la +croûte était plus moderne, l'influence de la chaleur interne sur la +température de la surface serait plus sensible. Si la croûte était plus +ancienne, l'échauffement avec la profondeur serait plus lent.</p> + +<p>Même avec des limites aussi largement écartées, cette évaluation +présente un grand intérêt, en ce qu'elle assigne une limite supérieure +à la durée des phénomènes géologiques. Mais des objections sérieuses +ont été faites à la théorie de Lord Kelvin. Elle suppose que, une fois +la première croûte formée, la chaleur n'arrive plus à la surface que +par conductibilité. Or les épanchements de lave, les émissions gazeuses, +les sources thermales sont pour la chaleur interne des agents +très actifs de déperdition, et devaient l'être encore plus quand l'écorce +était mince. Les bases du calcul sont par suite très incertaines.</p> + +<p>Une fois que la croûte est devenue assez épaisse pour mettre +obstacle aux épanchements venus de l'intérieur, le refroidissement de +la surface suit une marche rapide à cause de la mauvaise conductibilité +des roches. Dès à présent, pour le globe terrestre, on peut dire +que la température superficielle est maintenue seulement par la +radiation solaire et, dans une très faible mesure, par la chaleur +interne. L'état final d'équilibre est subordonné à la composition de +l'atmosphère et à sa capacité pour absorber les radiations obscures.</p> + +<p><i>Impossibilité prétendue d'une écorce solide.</i>--On a soutenu +qu'à aucun moment une écorce solide n'avait pu se former. La plupart +des roches augmentent un peu de densité quand elles passent +à l'état solide. Elles ne peuvent donc pas, comme des blocs de glace, +nager sur le liquide qui a formé les scories. Elles doivent plonger, +s'accumuler, à ce que l'on suppose, vers le centre, de telle sorte que +la solidification progresse lentement du centre à la surface.</p> + +<p>Cet argument est sans force, parce qu'il ne tient pas compte de la +diversité des matériaux qui composent la Terre. Plusieurs minéraux, +parmi ceux qui jouent un rôle important dans la composition du +globe, se dilatent en se solidifiant, comme la glace. Le fer notamment +est dans ce cas. Nous avons là déjà les éléments d'une croûte destinée +à se maintenir. De plus les matériaux du globe fluide ne peuvent +manquer de se superposer à peu près par ordre de densité décroissante. +Les scories formées ne peuvent plonger sans rencontrer bientôt +une couche de composition différente dont la densité surpasse la +leur, et le mouvement de descente se trouve arrêté. C'est, en définitive, +la couche superficielle qui se solidifie d'abord.</p> + +<p><i>Impossibilité actuelle d'un noyau solide.</i>--La marche régulière +du degré géothermique rend très probable l'existence, dans l'intérieur +du globe terrestre, d'une température capable de fondre tous +les minéraux connus.</p> + +<p>Il se peut, d'autre part, que, pour certains de ces minéraux, la +pression croissante soit un obstacle à la fusion. L'augmentation de la +température avec la profondeur peut se ralentir. L'augmentation de +la pression ne le peut pas. On trouve qu'elle doit atteindre, au centre +de la Terre, 1700000 atmosphères dans l'hypothèse de l'homogénéité, +3 millions d'atmosphères dans une hypothèse assez vraisemblable sur +l'accroissement de la densité avec la profondeur.</p> + +<p>Sous de pareilles pressions, il est certain que tous les solides +s'écrasent et se pulvérisent. Même l'acier le plus fin ne résiste guère +au delà de 1000km. Il n'y a donc pas à compter sur la rigidité des +matériaux pour maintenir à la Terre sa figure, pour s'opposer aux +déformations que les forces extérieures tendent à produire.</p> + +<p>Cette tendance existe, les marées océaniques en fournissent la +preuve. La Terre est défendue contre elle non par la ténacité +de ces matériaux, mais par leur viscosité qui les rend insensibles +aux sollicitations extérieures quand celles-ci changent fréquemment +de sens.</p> + +<p>Les énormes pressions qui règnent à l'intérieur du globe ne permettent +pas aux métaux ni à leurs composés de passer à l'état de +fluides parfaits. Cela est particulièrement applicable aux substances +qui, à l'inverse de la glace, se dilatent par la fusion. Le Dr Barus +a fait à ce sujet des expériences intéressantes sur les roches qui, en +fondant, deviennent pâteuses. Il a trouvé qu'un accroissement de +200atm par degré centigrade maintient la viscosité constante (<span class="sc">King</span> +and <span class="sc">Barus</span>, <i>Amer. Journal of Science</i>, Vol. XLV, 1893).</p> + +<p>L'intérieur du globe terrestre, ne pouvant être ni rigide ni parfaitement +fluide, affecte sans doute un état visqueux, impossible à réaliser +dans nos laboratoires faute de pressions suffisantes et dans lequel les +frottements intérieurs jouent un rôle très important, en raison du +rapprochement des molécules.</p> + +<p>Des indications suggestives sont fournies à ce sujet par diverses +recherches modernes. Le colonel Burrard, étudiant les variations de +la pesanteur dans l'Inde, trouve que les anomalies de la densité +cessent d'être sensibles vers 40km ou 50km de profondeur. Les énormes +pressions qui règnent dans cette zone amèneraient les éléments chimiques +les plus divers à un degré de densité presque uniforme, et +l'on comprend ainsi que les métaux lourds puissent être injectés dans +les filons jusque près de la surface, au lieu d'être relégués dans les +couches lointaines.</p> + +<p>L'étude de la propagation des tremblements de terre, faite par le +professeur Milne, lui a montré que les secousses sismiques se propagent +par l'intérieur du globe plus rapidement que par l'écorce. +C'est ainsi que l'ébranlement désastreux qui a détruit en 1905 la ville +de San-Francisco est parvenu à Edimbourg en sept minutes. Les +couches profondes transmettent donc les vibrations comme le ferait +une matière très élastique, très dense, très homogène, ce qui ne veut +pas dire qu'elles aient toutes les propriétés d'un métal à la température +ordinaire.</p> + +<p><i>Raisons mathématiques invoquées contre l'existence actuelle +d'une écorce mince.</i>--Le degré géothermique constaté semble devoir +amener l'état liquide à 40km ou 50km de profondeur. L'écrasement +des solides par la pression se produirait plus vite encore. La presque +totalité de la matière du globe terrestre est donc dénuée de rigidité.</p> + +<p>Il se trouve cependant que la théorie du mouvement de la Terre +autour de son centre de gravité, théorie développée par les géomètres +en supposant la Terre rigide, donne une représentation satisfaisante +des phénomènes de précession et de nutation, ainsi que de la grandeur +des marées.</p> + +<p>Les mathématiciens qui ont fondé cette doctrine n'y ont point vu +de difficulté. Ainsi Laplace dit: «Les phénomènes de la précession +et de la nutation sont exactement les mêmes que si la mer formait +une masse solide avec le sphéroïde qu'elle recouvre» (<i>Mécanique +céleste</i>, Livre V). Poisson exprime la même opinion: «Les tremblements +de terre, les explosions volcaniques, le souffle du vent contre +les côtes, les frottements et la pression de la mer sur la partie solide +du sphéroïde terrestre, répondant à des actions mutuelles des parties +du système, n'influent pas sur la durée du jour.» (<i>Mécanique</i>, t. II, +p. 461).</p> + +<p>Depuis, on a tenté de reprendre la théorie sans supposer au début +la Terre solide, et les objections ont surgi. Ainsi Hopkins (<i>Philosophical +Transactions</i>, 1839) trouve qu'une écorce dont l'épaisseur +ne serait pas au moins le quart ou le cinquième du rayon devrait se +gonfler et s'affaisser périodiquement, dans une mesure qui ne pourrait +échapper à l'observation.</p> + +<p>Lord Kelvin (<i>Phil. Trans.</i>, 1863) estime que, si la plus grande +partie de la Terre n'était pas solide, les phénomènes de précession et +de nutation auraient des périodes différentes de celles que l'on observe. +De plus, les marées ne se manifesteraient pas, la même déformation +s'imposant simultanément à l'eau de la mer et à l'écorce terrestre +supposée mince.</p> + +<p>Dans un écrit ultérieur, Lord Kelvin abandonne l'argument tiré +de la précession et de la nutation et ne retient que celui qui se fonde +sur la théorie des marées.</p> + +<p>M. G.-H. Darwin (<i>Phil. Trans.</i>, 1882) trouve qu'une écorce +moins épaisse que le cinquième du rayon ou moins rigide que l'acier +ne pourrait ni résister aux oscillations du fluide intérieur, ni supporter +sans fléchir le poids des massifs montagneux. Le calcul lui +indique aussi qu'un sphéroïde en majeure partie liquide serait sujet +à une variation périodique dans la durée de rotation. Cette variation +ne pourrait manquer de se répercuter en apparence sur la période +des phénomènes astronomiques.</p> + +<p>Quel que soit le mérite mathématique de ces travaux, il est extrêmement +probable que la manière dont on a introduit la viscosité du +liquide interne dans les calculs n'est pas conforme à la réalité. Nous +ne savons pas ce que peut être le frottement intérieur dans un liquide +soumis à d'aussi fortes pressions. Déjà l'eau de la mer ne suit l'attraction +du Soleil et de la Lune qu'avec une lenteur manifeste. C'est +ainsi que l'heure de la haute mer présente, par rapport au passage de +la Lune au méridien, un retard variable, mais qui atteint communément +plusieurs heures. Ce retard ne peut manquer d'être encore plus +grand dans le cas du fluide interne; et, comme les forces attractives +changent de sens en peu d'heures, par suite du mouvement diurne, +le fluide n'a plus le temps de se déformer ou de réagir sur l'écorce. +Il ne fait qu'osciller très faiblement autour d'une figure d'équilibre +moyenne ou subir une circulation régulière.</p> + +<p>De même la surcharge imposée par les montagnes cessera de paraître +excessive si l'on introduit la notion de l'hétérogénéité du +Globe terrestre. Il suffit d'admettre, comme Airy l'avait déjà indiqué, +que les montagnes se prolongent, au-dessous du niveau moyen +des plaines, par des racines moins denses que l'ensemble de la croûte. +Elles sont alors soutenues à la manière des corps flottants, sans faire +aucunement appel à la ténacité des parties voisines.</p> + +<br> + +<p><i>Arguments de fait en faveur de l'existence d'une écorce mince.</i>--Une +première présomption, à l'appui de la mobilité interne du +Globe terrestre, résulte des petites variations constatées dans les latitudes +géographiques. L'axe principal d'inertie, qui coïncide à peu +près avec l'axe de rotation, n'est pas fixe à la surface du Globe, +comme il devrait l'être si celui-ci était solide. D'après les travaux du +Service international (<i>Bull. Astr.</i>, t. XVIII, p. 280), l'amplitude de +l'oscillation du pôle a atteint 0",20 de 1895 à 1897, elle est retombée +à 0",13 en 1899, à 0",08 en 1900. Ces résultats sont fournis par +l'ensemble des six stations distribuées sur le parallèle de 39°. Il y a +une période annuelle, compliquée d'une période de 430 jours. Cette +dernière a été découverte expérimentalement par M. Chandler, qui +lui attribuait à l'origine une amplitude de 0",13. On a tenté sans +succès d'expliquer ces déplacements par des transports de matériaux +à la surface du Globe (érosion et charriage par les fleuves, dérive des +glaces polaires, desséchements de mers intérieures). On pourrait +plutôt en rendre compte par une variation de l'influence magnétique +du Soleil, comme l'a proposé le Dr Halm, ou comme contre-coup +d'une action météorologique. Ainsi un changement de pression représenté +par 0m,008 de mercure correspondrait à une variation de 0m,10 +du niveau de l'Océan. Si ce changement se produisait à la fois sur la +dixième partie de la surface de la Terre, il pourrait en résulter un +déplacement de 0",16 dans la direction d'un axe principal d'inertie +du Globe. Mais ni le baromètre, ni l'aiguille aimantée, ni l'activité +solaire ne montrent la même périodicité que les latitudes.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/082.png"></p> + +<p>Au contraire, la fluctuation des latitudes peut très bien être regardée +comme une conséquence de la circulation du fluide interne, sans +marées visibles. M. Volterra a démontré (<i>Acta Matematica</i>, 1899) +que toute anomalie présentée par la rotation libre d'un corps peut +être expliquée par des mouvements internes qui ne changent ni la +forme, ni l'intensité de l'attraction à l'extérieur. La variation des +latitudes est donc en faveur d'un état fluide ou tout au moins visqueux +de l'intérieur du Globe, état compatible avec une circulation +régulière. Il est beaucoup plus difficile d'en rendre compte si toute +la masse du Globe est solide.</p> + +<p>La distribution des volcans sur tout le contour de l'Océan Pacifique, +sur l'axe de l'Atlantique, sur la ligne des fosses méditerranéennes, +l'ampleur et la généralité des éruptions, l'activité indéfinie +de certains orifices, le retour simultané de l'effervescence, souvent +constaté dans tous les volcans d'une même région, montrent que +l'ensemble des volcans doit s'alimenter à un réservoir commun. Il est +inadmissible d'installer, comme ont voulu le faire certains géologues, +une poche de lave distincte sous chaque montagne éruptive.</p> + +<p>D'après cela, l'on doit conclure qu'à une distance relativement +faible de la surface, les matières se présentent à l'état fluide, ou +repassent facilement à l'état fluide dès qu'une communication est +établie avec le dehors, de manière à permettre un abaissement de +pression. Les infiltrations de la mer ou des eaux douces ne sont nullement +nécessaires pour provoquer des éruptions. Celles-ci apparaissent +sur toutes les grandes cassures de l'écorce terrestre, même +au centre de l'Asie.</p> + +<p>L'ordre et la distribution des matériaux dans l'écorce terrestre +font voir aussi qu'il existe, à une profondeur relativement faible, un +réservoir commun où tous les éléments chimiques se rencontrent. +Ils ont pu ainsi être accidentellement mélangés et amenés jusque près +de la surface où cependant les éléments légers dominent toujours si +l'on considère de grandes étendues.</p> + +<p>M. de Launay a montré (<i>Comptes rendus</i>, t. CXXXVIII, 14 mars +1904) que l'on peut assigner par des considérations géologiques +l'ordre de superposition des éléments chimiques les plus répandus +dans la Terre, à l'époque où elle a cessé d'être entièrement fluide. +On est amené ainsi à diviser les corps simples en sept groupes, dont +le premier est formé par l'hydrogène, le dernier par les métaux précieux +et denses. Il se trouve que ces sept groupes se partagent aussi +très nettement par la considération des poids atomiques qui vont en +croissant avec la profondeur.</p> + +<p>La conclusion de M. de Launay est celle-ci: «Dans la fluidité +première de notre planète, les éléments chimiques déjà constitués se +sont placés à des distances du centre d'autant plus grandes que leur +poids atomique était plus faible, comme si les atomes, absolument +libres de toute affinité chimique à ces hautes températures, avaient +uniquement et individuellement obéi, dans une sphère fluide en rotation, +à l'attraction centrale combinée avec la force centrifuge.»</p> + +<p>Cette circonstance témoigne, non seulement de la fluidité primitive, +mais d'une fluidité relativement récente. Il a fallu, en effet, que +le mélange au moins accidentel de tous les éléments soit demeuré +possible jusque près de la surface. Autrement les métaux denses, +accumulés près du centre, auraient été séparés de nous par des cloisons +solides et nous seraient demeurés à jamais inconnus.</p> + +<p>Nous verrons par la suite que l'étude de la surface de la Lune +apporte aussi des arguments d'une grande valeur à l'appui de la doctrine +de la fluidité interne.</p> +<hr class="short"> +<br><br> + +<a name="c8" id="c8"></a><br><br> +<h2>SECONDE PARTIE.</h2> + +<h4>LA LUNE.</h4> +<hr class="short"> + +<br><br> + +<h3>CHAPITRE VIII.</h3> + +<h4>LA CONFIGURATION DE LA LUNE ÉTUDIÉE PAR LES MÉTHODES<br> +GRAPHIQUES ET MICROMÉTRIQUES.<br> +LES CARTES LUNAIRES.</h4> + +<hr class="short"> + +<p>La Lune est, sans comparaison, de tous les corps célestes, celui +qui s'approche le plus de la Terre. Sa surface nous apparaît avec une +netteté et une permanence absolue, sans interposition d'enveloppes +vaporeuses. La perception des détails n'y est limitée que par l'insuffisance +de nos moyens optiques et par l'agitation de l'atmosphère +terrestre. Notre satellite est donc l'intermédiaire indiqué pour passer +de l'étude de la Terre à celle des autres planètes.</p> + +<p>Quand on regarde la Lune par une nuit claire, son éclat est trop +vif pour un oeil accoutumé à l'obscurité. Les différences de teinte +s'apprécient mal; on pourrait croire que l'astre est lumineux par lui-même. +Il n'en est rien cependant, comme le montrent le phénomène +des phases et celui de la lumière cendrée. La Lune n'est visible que +par la lumière solaire qu'elle nous renvoie, et qui reste encore très +sensible, après s'être diffusée une fois sur la Terre, une fois sur la +Lune, et avoir traversé trois fois toute notre atmosphère.</p> + +<p>Les taches se voient mieux dans le jour, surtout un peu avant le +lever ou un peu après le coucher du Soleil. Quand la Lune est près +de l'horizon, son éclat ne diffère pas beaucoup de celui d'une montagne +rocailleuse éloignée. C'est probablement une remarque de ce +genre qui a conduit Thalès (cité par Théodoret) à penser que la Lune +était formée de la même substance que la Terre. Démocrite ajoute +que les taches doivent résulter de la présence de montagnes et de +vallées. On peut, en effet, si l'on est doué d'une bonne vue, constater +sans instruments des irrégularités sur la ligne de séparation de +l'ombre et de la lumière, ligne pour laquelle nous adopterons désormais +l'appellation abrégée de <i>terminateur</i>.</p> + +<p>Xénophane (cité par <span class="sc">Cicéron</span>, <i>Questions académiques</i>, Livre IV) +va plus loin. Son opinion est que la Lune est habitée, qu'il s'y trouve +en grand nombre des montagnes et des villes. Une croyance anciennement +répandue, rapportée par Plutarque et Achille Tatius, veut +qu'il existe à l'intérieur de la Lune de vastes cavernes, avec une +région peuplée. D'autres voient dans ce disque brillant un miroir qui +nous réfléchit l'image de la Terre.</p> + +<p>Aristote attache peu d'importance à ces imaginations, que l'on a +vu cependant reparaître jusque chez nos contemporains. Il conclut +fort bien de la succession des phases que la Lune est une sphère +exclusivement éclairée par le Soleil, de la persistance des taches que +cette sphère nous présente toujours la même face. Il cite une occultation +de Mars comme une preuve que cette planète est plus éloignée +de nous que la Lune.</p> + +<p>On doit à Aristarque, qui vécut à Samos de 320 à 250 avant notre +ère, une méthode correcte en théorie, bien que peu pratique, pour +évaluer le rapport des distances de la Lune et du Soleil. Il note qu'au +moment de la quadrature, la Lune doit former le sommet de l'angle +droit dans un triangle rectangle dont les deux autres sommets sont +occupés par le Soleil et la Terre. On peut mesurer l'angle dont la +Terre est le sommet, et par suite construire un triangle semblable.</p> + +<p>Il faut ensuite, pour enregistrer un progrès notable, descendre +jusqu'à l'époque moderne. Galilée paraît avoir eu le premier l'occasion +d'examiner la Lune avec une lunette astronomique, construite +de ses mains. Il acquit aussitôt la conviction de la nature montagneuse +du sol. Ayant remarqué qu'au moment de la quadrature les +sommets des montagnes peuvent rester éclairés jusqu'à une distance +du terminateur estimée au vingtième du rayon, il aperçut dans cette +circonstance un moyen de calculer la hauteur des montagnes lunaires. +Les altitudes trouvées par lui (8km à 9km) sont notablement +exagérées. De telles différences de niveau ne se rencontrent entre +points voisins que près du pôle Sud, où la méthode de Galilée n'est +pas applicable.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/087-small.png"></p> +<p class="mid"><a href="images/087-large.png">Agrandissement</a></p> + +<p>Par des observations suivies, accompagnées de dessins, Galilée +s'assura que la Lune ne tourne pas vers nous toujours exactement la +même face. Des fuseaux se découvrent et se cachent alternativement +sur les bords: leur largeur totale peut s'élever à 15° au maximum. Il +y a une libration en longitude qui dépend surtout de la position dans +l'orbite, une libration en latitude subordonnée principalement à la +latitude de la Lune et une libration diurne, variant avec la distance +au méridien. Galilée n'a reconnu que les deux dernières. Il a construit +une Carte d'ensemble assez sommaire, où les positions des +principaux objets sont fixées par simple estime.</p> + +<p>Vers la même époque, le P. Scheiner, professeur à Ingoldstadt et +connu surtout par ses observations de taches solaires, exécuta de +nombreux dessins de la Lune.</p> + +<p>Une Carte demeurée fort rare, mais d'une exécution tout à fait +remarquable pour l'époque (1645), est celle de Langrenus, cosmographe +du roi d'Espagne Philippe IV. Il distingue sur notre satellite +trois sortes d'objets: les taches sombres, visibles à l'oeil nu, qu'il +appelle des <i>mers</i>: nous y trouvons une Mer autrichienne, un Détroit +catholique, etc. Les espaces brillants qui les séparent sont des <i>terres</i>, +décorées de noms allégoriques: Terres de la Paix, de la Vertu, de la +Justice. Nous y rencontrons enfin une multitude de bassins parfaitement +circulaires, où des ombres se forment dès que le Soleil s'incline +un peu sur l'horizon, ce qui indique une grande profondeur. +Langrenus les place sous le patronage de diverses personnes, soit des +savants illustres, soit des souverains. Mais ici la politique intervient +trop visiblement, et c'est à elle qu'il faut s'en prendre si la nomenclature +de Langrenus n'a pas été conservée. Son Philippe IV est +devenu Copernic. Louis XIV, encore bien jeune, s'est vu remplacé +par Alphonse, roi de Castille; Mazarin, qui figure comme satellite à +côté d'Anne d'Autriche, a disparu des Cartes de la Lune, et le pape +Innocent X a cédé la place à Ptolémée. Le mode de dessin des +cirques indique qu'ils ont été vus, en général, éclairés par l'Ouest. +Les positions et les grandeurs relatives sont à peu près aussi exactes +qu'on peut l'attendre d'observations faites par simple estime, sans +micromètre (<i>fig. 22</i>).</p> + +<p>Dans la légende placée en marge de sa Carte, Langrenus annonce +qu'il tient en réserve une foule d'observations importantes et qu'il se +propose de faire paraître un Atlas représentant 30 phases différentes. +Il ne semble pas que ce projet ait été réalisé.</p> + + +<p class="mid"><img alt="" src="images/089-small.png"></p> +<p class="mid"><a href="images/089-large.png">Agrandissement</a></p> + +<p>La même année un capucin autrichien, le P. de Rheita, publia un +ouvrage mystique intitulé <i>Oculus Enoch et Eliæ</i>, où il réfute +diverses opinions qui avaient cours à cette époque au sujet de la +Lune. La carte jointe à ce livre ne marque pas un progrès en ce qui +concerne le détail des cirques, mais s'attache à la ressemblance générale +et à la gradation des teintes. Rheita porte son attention sur les +bandes brillantes qui divergent de certains points du disque et en +donne une explication optique, d'ailleurs des plus hasardées.</p> + +<p>Deux ans plus tard (1647) paraissait la <i>Sélénographie</i> d'Hévélius, +le célèbre astronome de Dantzick, appelé plus tard en France par +Louis XIV. Sa Carte, qui attribue des noms à 250 objets environ, +est plus complète que celle de Langrenus, mais certainement moins +claire et moins expressive (<i>fig. 23</i>). Des dessins spéciaux sont consacrés +aux formations les plus intéressantes. Les hauteurs sont calculées +par le procédé de Galilée, mais avec plus de discernement et +de précision. Hévélius constate l'existence de la libration en longitude +et l'attribue à tort à ce que la Lune serait assujettie à présenter +toujours la même face au centre de l'orbite, alors que la Terre en +occupe non le centre, mais le foyer. Il tente de déterminer l'axe de +rotation de la Lune, et trouve, par une approximation assez grossière, +qu'il est perpendiculaire sur l'écliptique.</p> + +<p>Le P. Riccioli, que nous avons eu à citer à propos des mesures +d'arc de méridien, a eu la bonne fortune de faire adopter une nomenclature +entièrement nouvelle. Les noms des mers sont suggérés par +l'influence présumée de la Lune sur la pluie, la température ou même +l'hygiène publique. Nous voyons apparaître une mer de la Sérénité +et un océan des Tempêtes, une mer des Crises et une mer des Vapeurs, +une mer des Humeurs et un golfe de la Rosée. Les massifs saillants +qui bordent les mers reçoivent les noms de montagnes terrestres: +les Apennins, les Alpes, le Caucase, les Pyrénées. Pour les cirques, +Riccioli donne avec raison aux astronomes éminents la préférence sur +les hommes politiques que Langrenus avait fait figurer en première +ligne. Il attribue les objets les plus marquants et les mieux isolés +aux philosophes anciens, Platon, Aristote, Archimède, Ératosthène, +Hipparque, Ptolémée. Parmi les modernes, Copernic, Tycho Brahé, +Kepler, Gassendi sont les mieux partagés. Les amis ou les confrères +de Riccioli n'ont pas davantage lieu de se plaindre. Restent les astronomes +qui n'étaient pas dans les bonnes grâces de l'auteur ou qui +avaient le malheur de n'être pas nés à cette époque. Ils trouveront +les meilleures places prises, et devront se contenter de formations +secondaires ou difficiles à identifier. Mais ce manque de justice distributive +était à peu près inévitable. On ne pourrait plus guère apporter +un changement radical à la nomenclature de Riccioli, quelque +peu complétée par la suite, sans risquer de produire une grande confusion. +En ce qui concerne le calcul des positions et des hauteurs, +et généralement la topographie, la Carte de Riccioli, exécutée en +collaboration avec Grimaldi, marque peu de progrès sur celles de +Langrenus et d'Hévélius.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/091.png"></p> + +<p>Il en est autrement des recherches de Newton, qui ouvrent dans +plusieurs directions des voies essentiellement nouvelles. Dès 1676, +dans une lettre à Mercator, il donne la vraie cause de la libration en +longitude, résultant de l'excentricité de l'orbite lunaire, combinée +avec l'uniformité du mouvement de rotation. Le livre des <i>Principes</i>, +publié en 1687, emprunte au mouvement de la Lune les exemples les +plus décisifs en faveur de la loi de la gravitation universelle. Newton +y explique géométriquement la révolution des noeds de l'orbite en +18 ans 2/3 et la rattache à l'action perturbatrice du Soleil. Il rend +compte aussi des principales inégalités en longitude, mais, comme +Hévélius, croit que l'axe de rotation de la Lune est perpendiculaire +à l'écliptique. Le fait que la Lune nous présente toujours la même +face est pour lui un indice que le globe lunaire doit être allongé dans +la direction de la Terre. Mais il n'y a aucune probabilité, en dehors +de conditions initiales très particulières, pour que cet état de choses +ait toujours été réalisé. On doit s'attendre à ce que notre satellite +exécute des oscillations autour de cette position d'équilibre relatif. +Sa vitesse de rotation n'est donc pas exactement uniforme, et la +libration optique ou apparente, en longitude, doit être compliquée +d'une libration réelle. L'importance de cette libration n'est pas indiquée +par la théorie de Newton. Jusqu'à présent, il n'a pas été possible +de la mettre en évidence par l'observation, non plus que l'allongement +du globe lunaire vers la Terre. On n'a d'ailleurs pas constaté +davantage un aplatissement suivant la ligne des pôles. Le méridien +ne présente, par rapport à la forme circulaire, que des inégalités +purement accidentelles. Cette circonstance était à prévoir d'après la +théorie de Clairaut. Les limites φ/2 et 5φ/4 sont ici 600 fois plus petites +environ que pour la Terre. Même dans l'hypothèse de l'homogénéité, +qui serait la plus favorable, on n'entrevoit aucune chance de constater +l'aplatissement.</p> + +<p>Peu d'années après la publication du livre des <i>Principes</i>, les lois +exactes de la libration de la Lune étaient découvertes par Dominique +Cassini (1693). Ces lois sont les suivantes:</p> + +<p>1° La Lune tourne autour d'un axe dont les pôles sont fixes à sa +surface. Ce mouvement est uniforme; sa période est égale à une révolution +sidérale de la Lune.</p> + +<p>2° L'axe de rotation est incliné d'un angle constant et différent de +90° sur l'écliptique.</p> + +<p>3° L'axe de l'écliptique, l'axe de rotation et l'axe de l'orbite sont +constamment parallèles à un même plan.</p> + +<p>On notera que, si la première loi n'était pas rigoureuse, toutes les +parties de la surface de la Lune deviendraient visibles à la longue. +Ces règles étant admises, on peut prédire l'aspect du disque pour une +époque quelconque et ramener toutes les configurations observées à +un état de libration moyenne. On prend pour origine des latitudes +l'équateur, pour origine des longitudes le méridien, fixe sur la surface +de la Lune, qui jouit de la propriété de s'écarter de quantités +égales de part et d'autre du centre apparent.</p> + +<p>Cassini avait publié antérieurement (1680) une Carte de la Lune +plus complète que celle d'Hévélius. Il aurait pu, par l'application des +lois qu'il avait posées, donner à cette Carte une base mathématique. +Ce travail ne fut accompli que beaucoup plus tard par Tobie Mayer, +astronome de Goettingue (1748). A la valeur 2° 30' donnée par Cassini +pour l'inclinaison de l'équateur sur l'écliptique, il substitua la +valeur beaucoup plus exacte 1° 29'. Le chiffre adopté aujourd'hui est +1° 31'. La Carte de Tobie Mayer est la première où l'on se soit conformé +à l'orientation apparente dans les lunettes.</p> + +<p>William Herschel porta son attention de 1777 à 1779 sur la topographie +de la Lune. On lui doit une série de mesures de la hauteur +des montagnes. Ses résultats sont bien plus faibles que ceux des +observateurs qui l'ont précédé ou suivi. Selon lui, la hauteur des +montagnes excéderait rarement 1000m. Il est probable que Herschel +considérait comme la surface véritable de la Lune celle des plateaux +qui séparent les cirques et qu'il évaluait la différence d'altitude entre +le bourrelet des cirques et le plateau extérieur. On trouve des chiffres +beaucoup plus forts quand on compare le rebord d'un cirque à la +plaine intérieure, ou le fond d'une mer aux montagnes qui en forment +la limite.</p> + +<p>Herschel a cru, à diverses reprises, apercevoir des volcans en activité +dans la partie obscure de la Lune. Ailleurs, il considère comme +très probable, sinon certain, que la Lune est habitée. Ni dans un +cas ni dans l'autre, ses observations ou ses raisonnements ne sont +présentés sous une forme qui entraîne la conviction.</p> + +<p>Le premier essai de topographie vraiment détaillée est dû à Schröter. +Ses observations, commencées à Lilienthal en 1784, ont abouti à la +publication de deux volumes de <i>Selenotopographische Fragmente</i>, +parus en 1791 et 1802. Jamais avant lui on n'avait appliqué à ce +genre de recherches des instruments aussi puissants. L'un de ses +télescopes avait 19 pouces d'ouverture. Schröter n'a point donné de +Carte d'ensemble, mais une multitude de dessins partiels relatifs à +des phases diverses. Dans ce travail, accompli avec beaucoup de +persévérance, il eut l'occasion d'enrichir la nomenclature et de +signaler de nombreux détails restés inaperçus avant lui. Son titre le +mieux caractérisé est d'avoir inauguré une méthode nouvelle pour +l'évaluation des hauteurs des montagnes. Elle repose sur la mesure +micrométrique de l'ombre projetée, combinée avec le calcul de la +hauteur du Soleil pour le point qui est l'origine de l'ombre. Ce procédé, +plus précis que la mesure de la distance au terminateur, est +applicable dans des cas moins limités. Toutefois il est encore fréquent +qu'il tombe en défaut, et il ne fournit jamais que des différences +entre le sommet d'une montagne et une plaine voisine.</p> + +<p>Schröter observa, non sans surprise, des divergences manifestes +entre ses dessins d'une même région, effectués à des époques différentes. +Dans un grand nombre de cas, il fut amené à conclure que +des changements réels s'étaient accomplis sur notre satellite. Mais +ces conclusions n'ont pas été acceptées par la généralité des astronomes. +Ils estiment ou bien que Schröter n'a pas suffisamment tenu +compte des apparences occasionnées par le changement des positions +relatives de la Terre, du Soleil et de la Lune, ou bien, dans les cas +de divergence certaine, que l'état ancien n'était pas établi par un +ensemble suffisant de témoignages.</p> + +<p>Pour affirmer qu'il y a eu modification physique, il serait évidemment +désirable d'avoir des Cartes lunaires établies par une méthode +vraiment rigoureuse, c'est-à-dire reposant sur la triangulation d'un +certain nombre de signaux bien choisis. Par des contrôles répétés, +on peut assigner une limite supérieure à l'erreur possible d'un réseau +géodésique; et, si l'un des sommets vient à se déplacer d'une quantité +supérieure à cette limite, la Carte est un témoin irrécusable qui +peut attester la réalité du déplacement. Quand le réseau est suffisamment +serré, les déplacements du même ordre qui se produisent dans +l'intérieur des mailles peuvent être établis avec une certitude équivalente. +Les points du premier ordre de la Carte de France, par +exemple, ne comportent que quelques décimètres d'erreur.</p> + +<p>Nous n'en sommes pas là pour la Lune: les positions sélénographiques +y sont facilement en erreur de 30' près des bords, de 5' à 10' +dans la partie centrale. Cela tient à deux causes: 1° l'incertitude des +éléments de la libration, qui affecte le passage de la configuration +apparente à la configuration moyenne; 2° l'absence d'objets géométriquement +définis, analogues aux signaux artificiels des géodésiens. +Nulle part nous n'observons de points lumineux invariablement liés +à la surface; pas davantage d'arêtes vives, dont l'intersection soit +définie indépendamment de l'éclairement solaire.</p> + +<p>Pour combler la première lacune, il suffit à la rigueur d'avoir un +seul signal bien défini, et d'observer avec la persévérance nécessaire +sa situation par rapport au centre apparent du disque. Arago, Bouvard +et Nicollet ont fait dans ce but, de 1806 à 1818, d'importantes séries +de mesures micrométriques. L'objet choisi était le pic central du +cirque Manilius. Ce choix n'était pas le plus heureux qu'on pût faire. +Le sommet de ce pic est arrondi, peut-être multiple, et il est probable +que ce n'est pas toujours le même point que l'on adopte pour sommet +quand l'éclairement change. Depuis, Schlüter, Wichmann, M. Franz +ont exécuté avec l'héliomètre des séries analogues en prenant pour +point fondamental le centre du petit cratère Moesting A, bien circulaire +et très net. On ne doit pas se flatter cependant que l'appréciation +du centre soit tout à fait indépendante de la phase, et l'on peut +regretter aussi qu'aucune de ces séries de mesures n'embrasse un +intervalle équivalent à la moitié de la révolution des noeuds de la +Lune. Jusqu'ici, ces opérations confirment l'exactitude des lois de +Cassini et n'indiquent aucune libration réelle venant s'ajouter +à la libration optique. Elles permettent de regarder l'origine des +coordonnées lunaires comme fixée à la surface du globe avec +une approximation de quelques secondes d'arc. (On se rappellera +que l'arc de 1" équivaut à peu près à 2km.) Il est probable +que cette incertitude sera bientôt restreinte, dans une proportion +notable, par l'emploi des documents photographiques. MM. Franz, +Hayn, Saunder ont entrepris dans ce but des travaux qui ne sont pas +encore complètement publiés. Quant à présent, la base de la Sélénographie +mathématique est encore la triangulation exécutée en 1824 +par Lohrmann, complétée de 1830 à 1837 par Beer et Mädler. Ces +deux derniers auteurs ont donné une Carte complète à l'échelle de 1m +environ pour le diamètre de la Lune, avec une description topographique +très soignée. Chaque fois qu'ils se sont trouvés en désaccord +avec leurs prédécesseurs, ils ont examiné les origines du conflit, et +toujours ils sont arrivés à la conclusion que les anciens documents +devaient être tenus pour suspects et que la réalité du changement +présumé était fort douteuse.</p> + +<p>La seule opération graphique, étendue à l'ensemble de la Lune, +qui ait marqué un progrès sur l'ouvrage de Beer et Mädler, est la +Carte de J. Schmidt, directeur de l'Observatoire d'Athènes. Cette +Carte, reposant sur des observations faites de 1848 à 1874 et dressée +à l'échelle de 1m,80 pour le diamètre lunaire, est sans rivale pour la +clarté du dessin et l'abondance des détails. On doit reconnaître toutefois +qu'elle a souvent le caractère d'une interprétation discutable et +ne peut prétendre à la ressemblance, puisqu'elle ne se rapporte à +aucun éclairement déterminé. Les inclinaisons du sol, les teintes des +objets, leur importance relative seront très souvent mal appréciées à +l'inspection de la Carte seule (<i>fig. 24</i>).</p> + +<p>En l'absence d'ombres, de cotes ou de lignes de niveau, on ne +peut évidemment espérer donner une idée correcte du relief. De même +que Mädler, Schmidt s'est servi de hachures, mais sans pouvoir les +établir dans une relation déterminée avec la pente. On a tenté de +sortir de cette difficulté par une autre voie. Il est possible de construire +par tâtonnements un modèle en plâtre qui, sous diverses incidences +de lumière, donne la même série d'apparences qu'un paysage +lunaire dans les phases successives. Cette méthode laborieuse a été +appliquée par Nasmyth et Carpenter. Elle donne des images très +nettes, très expressives, mais qui ne portent pas leur contrôle avec +elles et qui, par suite, ne doivent être consultées qu'avec une certaine +défiance. Elles ne sauraient remplacer l'ensemble des dessins qui ont +servi à les construire, car elles font intervenir certaines propriétés +physiques de la substance employée, et, dans une plus large mesure, +la personnalité de l'opérateur. On peut encore espérer qu'un dessinateur +consciencieux ne figurera rien dont il ne soit sûr. Le mouleur +le plus habile introduira fatalement des détails qui n'existent +pas.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/097.png"></p> + +<p>En dehors de ces travaux d'ensemble, de nombreux observateurs +se sont livrés à des études topographiques de détail. Mais on doit +avouer que presque toujours leurs dessins supportent, moins bien +que la Carte de Schmidt, la comparaison avec les photographies +modernes. Il semble qu'à la longue le désir de montrer tout ce qui +peut se voir l'emporte toujours sur le scrupule de ne figurer que ce +que l'on a vu avec certitude. Malgré tout le labeur et l'habileté +dépensés dans cette direction, il est ordinairement impossible de +réconcilier ensemble les dessins de source différente et l'on arrive à la +conviction que des changements apparents considérables peuvent se +manifester sans qu'il y ait lieu de conclure à des variations réelles. +De plus, la représentation graphique d'un site un peu complexe ne +se rapporte jamais à une phase bien définie, car le temps nécessaire à +l'exécution suffit pour faire varier la place et l'étendue des ombres.</p> + +<p>Déjà Riccioli avait été amené à penser qu'aucune altération permanente +ne se produit plus à la surface de la Lune, que celle-ci est +totalement aride et inhabitable.</p> + +<p>Hévélius et Herschel inclinent à l'opinion contraire. Cassini cite +des exemples de nuages et de points lumineux temporaires.</p> + +<p>Schröter et Gruithuisen, astronome de Münich, relèvent nombre +d'objets facilement visibles, omis sur les Cartes anciennes. Ils croient +pouvoir en inférer que ces objets sont des formations modernes.</p> + +<p>Beer et Mädler repoussent cette conclusion. L'enquête à laquelle +ils se sont livrés, dans presque tous les cas signalés, leur a montré +que les sélénographes du XVIIe siècle n'ont poussé assez loin ni l'exactitude +générale, ni le souci du détail. Deux documents de cette époque +ne s'accordent pas mieux entre eux qu'avec les documents modernes. +En somme, la permanence est plus probable, sauf deux ou trois +points où le doute reste permis. Mais Beer et Mädler, par le caractère +uniforme et compréhensif de leur travail, donnent une base plus +solide aux discussions futures. Aucun objet net et étendu n'a pu leur +échapper, pas plus qu'aux photographies modernes.</p> + +<p>Parmi les points signalés par Schröter, comme offrant une apparence +fugitive et changeante, se trouvent deux petits cirques voisins, +perceptibles sans difficulté dans les petits instruments. Ces deux orifices, +connus aujourd'hui sous les noms de <i>Messier</i> et <i>Messier A</i>, se +trouvent dans la mer de la Fécondité. Du côté de l'Est s'en échappe +une double traînée lumineuse, rectiligne, qui simule fort bien une +queue de comète (<i>fig. 28</i> et <i>29</i>).</p> + +<p>Beer et Mädler, désireux de contrôler l'observation de Schröter, +reviennent sur Messier chaque fois qu'ils en rencontrent l'occasion. +Ce qui les frappe surtout, c'est la ressemblance absolue, on pourrait +dire l'identité d'aspect des deux cirques. Voici, sur ce sujet, leurs +propres paroles: «Près de ce cirque d'éclat 7°, de 16km de diamètre, +se trouve à l'Est un cirque entièrement semblable sous tous les rapports. +Diamètre, forme, hauteur et profondeur, teinte de l'intérieur, +même la position de quelques sommets sur le rempart, tout s'accorde +de telle façon qu'il doit y avoir là un jeu bien singulier du hasard ou +l'intervention de quelque loi encore inconnue de la nature.... Messier +est probablement cet objet que Schröter (Part. II, § 688) incline à +considérer comme une apparition lumineuse accidentelle. Nous pouvons +assurer que, depuis 1829, dans plus de trois cents occasions, +aussi souvent que cette région était bien visible, nous l'avons toujours +vue telle que nous l'avons décrite, alors qu'avec une apparence aussi +précise, même le plus léger changement de grandeur de forme ou de +teinte aurait dû se faire remarquer, et que l'observation de Schröter +nous engageait à étudier attentivement cette localité.»</p> + +<p>Bientôt après, en 1842, Gruithuisen nota que les deux cirques ne +paraissaient plus égaux. Webb répéta l'observation en 1855 et en fit +ressortir toute l'importance. Cette inégalité, qui avait pu échapper si +longtemps à l'attention d'observateurs habiles et persévérants, était +devenue très apparente dans une médiocre lunette. Il est aujourd'hui +facile de l'enregistrer par la Photographie. Sous un éclairement +oblique, Messier se montre toujours plus petit et moins net que Messier +A, le premier étant aplati dans le sens du méridien, le second +plus développé en latitude. C'est seulement pendant quelques jours +chaque mois que les deux cirques, sous un éclairement presque normal, +apparaissent comme deux taches lumineuses égales. Il est contraire +à toute vraisemblance que Beer et Mädler aient limité leur +examen à cette courte période notoirement défavorable pour l'appréciation +des formes. Il y a donc lieu de conclure qu'il s'est produit un +changement intrinsèque et définitif, mais nous ne voyons pas de +raison suffisante pour admettre, avec M. W.-H. Pickering, qu'il y a +variation périodique. Ces deux cirques sont, comme beaucoup d'autres, +enveloppés chacun d'une auréole claire, à peu près circulaire. Ces +auréoles échappent souvent à la vue, soit parce qu'elles ne forment +pas un contraste suffisant avec un fond déjà très lumineux, soit parce +que leur teinte propre ne se développe pas dans un éclairement déjà +très oblique. Près du lever ou du coucher du Soleil, c'est le relief du +bourrelet qui détermine l'étendue apparente du cirque. Quand le +Soleil approche du méridien, on ne voit plus que l'auréole, et c'est +par elle que l'on apprécie l'importance de la formation. Les deux +orifices de Messier sont inégaux, les deux auréoles sont égales: de là +la diversité des jugements.</p> + +<p>Nous renverrons aux Ouvrages spéciaux pour la discussion des cas +analogues. Celui que nous avons choisi comme exemple est le plus +frappant, parce que, dans aucun autre, la différence entre l'état initial +et l'état actuel n'est attestée par autant de témoignages concordants. +Si réellement des changements de cet ordre se produisent encore, +ils ne peuvent manquer d'être mis en lumière un jour ou l'autre par +la comparaison des documents photographiques. Désormais, c'est à +cette nouvelle source d'informations que nous aurons recours; mais, +pour l'interpréter plus sûrement, il sera utile que nous empruntions +à la Mécanique céleste et à la Physique quelques données sur les +derniers états que notre satellite a traversés avant de parvenir à sa +configuration actuelle et sur les forces qui peuvent régner à sa surface.</p> +<hr class="short"> +<a name="c9" id="c9"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE IX.</h3> + +<h4>LA GENÈSE DU GLOBE LUNAIRE ET LES CONDITIONS PHYSIQUES<br> +A SA SURFACE.</h4> + +<hr class="short"> +<p>On connaît la conception séduisante par laquelle Laplace a tenté +de résumer dans ses grandes lignes la formation du système solaire. +Présentée par l'illustre auteur, «avec la défiance que doit inspirer +tout ce qui n'est pas un résultat de l'observation ou du calcul», l'hypothèse +nébulaire prend plus de précision et de consistance à mesure +que l'on considère des époques plus rapprochées de la nôtre, des états +plus voisins de l'état actuel. Elle est capable, en particulier, de fournir +des indications précieuses si on l'applique au système restreint +formé par la Terre et la Lune, et dans lequel le Soleil intervient +comme agent de perturbation.</p> + +<p>L'état primitif nous est absolument inconnu et celui dont Laplace +est parti ne représente pas même ici une approximation vraisemblable. +La marche rationnelle serait donc la suivante: partir de l'état +actuel, introduire comme fonctions du temps les principaux éléments +du système, volumes, densités, durées de rotation et de révolution; +former les équations différentielles dont ces fonctions dépendent; +les intégrer au moins approximativement; dans les intégrales, donner +au temps des valeurs positives ou négatives, suivant que l'on veut +prévoir l'avenir ou reconstituer le passé.</p> + +<p>Ce programme, pris à la lettre, dépasse encore les ressources de +l'Analyse. Il faut le modifier en partant d'un état fictif, aussi voisin +que possible de l'état actuel, mais choisi de manière à faciliter le +calcul. On peut espérer obtenir ainsi au moins un aperçu de la +manière dont les choses se sont passées. La tentative la plus heureuse +qui ait été faite dans ce sens est celle de M. G.-H. Darwin, dont les +Mémoires ont paru dans les <i>Philosophical Transactions</i>. Nous +allons essayer de résumer ici les conclusions du plus important<a id="footnotetag10" name="footnotetag10"></a> +<a href="#footnote10"><sup class="sml">10</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote10" +name="footnote10"><b>Note 10: </b></a><a href="#footnotetag10"> +(retour) </a> <span class="sc">G.-H. Darwin</span>, <i>On the precession of a viscous spheroïd and on the remote +history of the Earth</i> (<i>Phil. Trans.</i>, vol. CLXX, 1879).</blockquote> + +<p>M. Darwin suppose la Terre et la Lune encore fluides et homogènes, +la viscosité constante, le plan de l'orbite lunaire en coïncidence +avec le plan de l'écliptique. Les autres éléments, partant de leurs +valeurs actuelles, vont varier, et la principale cause de cette variation +sera le frottement des marées.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/102.png"></p> + +<p>On comprend sans peine l'origine de ce frottement (<i>fig. 25</i>). Si +une planète P tourne dans le sens direct, en présence d'un autre +corps C, l'attraction de ce corps va provoquer la formation d'un +bourrelet saillant <i>b</i>, situé du côté de C. Le mouvement diurne, supposé +plus rapide que le mouvement de révolution, emporte ce bourrelet +vers l'Est, mais l'attraction du corps C tend à le ramener sur la +ligne PC. Le bourrelet liquide est donc constamment traîné sur la +planète et agit comme un frein pour éteindre la vitesse de rotation. +L'action continue dans le même sens tant que la durée de la révolution +sidérale (que l'on peut appeler <i>mois</i>) surpasse celle de la rotation +diurne (que l'on peut appeler <i>jour</i>). L'action s'arrête, en même +temps que les marées, quand le mois est devenu égal au jour, et la +planète P prend, d'une façon permanente, une forme allongée dans +la direction PC.</p> + +<p>Ainsi l'action de la Terre a réalisé pour la Lune cette égalité, +enfermée dans la première loi de Cassini. On peut se demander pourquoi +l'effet correspondant ne s'est pas produit pour la Terre, et pourquoi +notre jour sidéral n'est pas devenu égal à la révolution sidérale +de la Lune. Mais il est facile de voir qu'entre notre globe et son satellite +la partie était loin d'être égale. La Terre, plus volumineuse, +provoque sur la Lune des marées bien plus fortes. Le frein mis en +jeu, agissant sur une masse moindre, est plus efficace. La Terre agit +12000 fois plus vite pour ralentir la rotation de la Lune que la Lune +pour ralentir la rotation de la Terre.</p> + +<p>Ce phénomène a des répercussions qui n'apparaissent pas à première +vue, mais dont le calcul démontre la nécessité. L'énergie cinétique +disparue dans le ralentissement de la rotation de la planète P +doit inévitablement se retrouver quelque part. Il y a, en effet, échauffement +de la planète P, ou atténuation du refroidissement si celle-ci +rayonne vers l'espace. Mais ce n'est pas tout: le bourrelet <i>b</i> attirant la +planète C du côté où déjà elle tend à se mouvoir, augmente sa vitesse +linéaire et la fait sortir de son orbite relative. A cette augmentation +de distance correspond un ralentissement dans le mouvement angulaire. +En somme, si nous considérons l'effet des marées terrestres, il +y a transport d'énergie cinétique du mouvement diurne de la Terre +au mouvement orbital de la Lune.</p> + +<p>A côté de cette répercussion réelle, il peut s'en produire une autre +qui n'est qu'apparente. Nos procédés de mesure du temps sont fondés +sur la constance présumée du jour sidéral. Si la rotation de la +Terre se ralentit, le jour sidéral s'allonge. Les phénomènes mesurés +avec cette unité deviennent en apparence plus rapides. C'est le cas +pour le mouvement angulaire de la Lune qui subirait une accélération +apparente supérieure, comme M. Darwin le démontre, à son +ralentissement réel.</p> + +<p>Ces résultats subsistent pour toutes les hypothèses vraisemblables +sur la viscosité. Si l'on supposait, au contraire, la masse de la Terre +solide et parfaitement élastique, on trouverait pour le moyen mouvement +de la Lune une accélération réelle de 3",5 et pour le jour +sidéral une durée presque invariable.</p> + +<p>Les conclusions de M. Darwin sont résumées dans le Tableau suivant, +qui nous retrace à grands traits, pour une période de 56 millions +d'années en remontant dans le passé, l'histoire de la Terre et +de son satellite:</p> + +<pre> +Colonnes: +A: Temps (--t) en années. +B: Jour sidéral en heures de temps moyen. +C: Révolution sidérale en jours moyens. +D: Obliquité de l'écliptique. +E: Inverse de l'ellipticité. +F: Distance de la Terre à la Lune en rayons terrestres. +G: Chaleur engendrés en degrés Farenheit. + + États A B C D E F G + h m j ° ' ° +État initial 0 23.56 27.32 23.28 232 60,4 0 +I 46 300 000 15.30 18.62 20.40 96 46,8 225 +II 56 600 000 9.55 8.17 17.20 40 27,0 760 +III 56 800 000 7.50 3.59 15.30 25 15,6 1300 +IV 56 810 000 6.45 1.58 14.25 18 9,0 1760 +</pre> + +<p>On voit qu'une transformation très profonde s'accomplit dans un +temps relativement court à partir de l'époque <i>t</i> = -56 600 000. En +remontant vers cette époque, on assiste à une diminution de plus en +plus rapide du jour, du mois et de l'obliquité. Cela tient à ce que, la +Lune se rapprochant de la Terre, la force retardatrice des marées +augmente énormément. Il est vrai qu'avec une rotation plus rapide la +production des marées serait plus fortement entravée par le frottement +intérieur, ce qui fait, jusqu'à un certain point, compensation.</p> + +<p>En prolongeant ce Tableau, on arriverait à l'époque où la Terre et +la Lune étaient confondues ensemble. La méthode de calcul de +M. Darwin ne peut plus servir de guide dans le détail, lorsqu'on +approche de cette limite. Toutefois le principe de la conservation +des aires montre que, au moment où la Lune s'est séparée de la +Terre, le mois et le jour avaient pour valeur commune 5h 36m. La +séparation a pu être provoquée par l'action des marées solaires combinées +avec la force centrifuge. On peut imaginer des circonstances +où ces marées auraient acquis une très grande intensité, par exemple +si la marée solaire semi-diurne avait à peu près même période que +l'oscillation libre du sphéroïde. Ce ne serait pas alors un anneau qui +se détacherait, mais une excroissance. Sa séparation serait accompagnée +d'une rupture d'équilibre et de fluctuations violentes. La mise +en liberté d'un anneau complet serait plus conforme à l'esprit général +de l'hypothèse de Laplace, mais le passage de cet anneau à un satellite +unique soulève, de l'aveu de tous les géomètres qui se sont occupés +de la question, de très grandes difficultés mécaniques.</p> + +<p>Si l'on considère la Lune comme rassemblée en un globe unique +aussitôt après sa séparation (c'est l'hypothèse que préfère M. Darwin), +le mois augmente dès le début un peu plus vite que le jour, et l'influence +réciproque des marées intervient pour allonger l'un et l'autre, +tout en éloignant la Lune de la Terre. La chaleur développée par le +passage de la Terre de la durée de rotation primitive (5h 36m) à la +durée de rotation actuelle (23h 56m) suffirait, si elle était appliquée +d'un seul coup, pour élever la température de la Terre de 3000° Farenheit. +Mais il va de soi que la plus grande partie de cette chaleur +a dû se dissiper dans l'espace.</p> + +<p>Peut-on supposer qu'une partie de l'évolution qui vient d'être +décrite rentre dans les temps géologiques? Cela est possible si l'on +admet avec M. Darwin qu'un globe visqueux, même recouvert d'une +croûte mince, est susceptible d'éprouver des marées à courte période +comme si la fluidité était parfaite. L'alternance plus rapide des jours +et des nuits devait donner plus d'énergie aux vents, aux courants +marins, aux cyclones, accélérer le travail des eaux à la surface. Cela +est conforme à ce que nous savons des transformations de l'époque +quaternaire, où les cours d'eau, plus volumineux qu'aujourd'hui, +travaillaient plus efficacement au creusement de leurs vallées.</p> + +<p>Le frottement des marées a cessé de se produire pour la Lune par +suite de l'égalité établie entre la durée de rotation et la durée de +révolution. Mais il doit être encore sensible pour la Terre. Cette +action retardatrice peut rendre compte, pour une part, de l'accélération +séculaire apparente du mouvement de la Lune en longitude. +Comme elle agit surtout sur l'équateur terrestre, elle tend à produire +sur notre globe une sorte de torsion, avec plissement superficiel. +M. Darwin a cherché à prévoir dans un second Mémoire +(<i>Phil. Trans.</i>, Vol. CLXX, 1879) la forme théorique de ces plis. +Le dessin donné n'a pas une relation bien apparente avec la figure +des continents ni avec le tracé des chaînes de montagnes.</p> + +<br> + +<p><i>De la forme de la Lune.</i>--La rotation de la Lune sur elle-même +est lente; la force centrifuge à l'équateur n'est qu'une fraction insignifiante +de la pesanteur. Si donc la Lune n'était pas en présence de +la Terre, elle pourrait, étant considérée comme une masse fluide et +homogène, être en équilibre sous la forme d'un ellipsoïde de révolution +très peu aplati.</p> + +<p>Mais l'attraction de la Terre à la surface de la Lune n'est pas insensible +par rapport à celle de la Lune elle-même; d'où l'impossibilité +que le globe lunaire soit de révolution. Quand les durées de rotation +et de révolution sont devenues égales, le bourrelet des marées prend +sur la Lune une position fixe; il est constamment orienté vers la +Terre, avec une oscillation limitée correspondant à la libration en +longitude. Du jour où la solidification complète intervient, nous +devons avoir une figure ovoïde, l'allongement le plus prononcé +ayant lieu dans la direction de notre globe.</p> + +<p>Le problème, considéré dans toute sa généralité, est d'un traitement +mathématique trop pénible. On le réduit, pour la facilité du +calcul, aux termes suivants (<span class="sc">Tisserand</span>, <i>Mécanique céleste</i>, t. II, +p. 110):</p> + +<p><i>Trouver la figure d'équilibre d'une masse fluide, homogène, +animée d'un mouvement de rotation uniforme autour d'un axe +fixe</i> O<i>x passant par son centre de gravité</i> O. <i>Toutes les molécules +de la masse fluide s'attirent mutuellement suivant la loi de +Newton et sont soumises en outre à l'attraction d'un centre +éloigné</i> C <i>situé dans le plan de l'équateur. On suppose qu'en +vertu de celle dernière force le point</i> O <i>décrit un cercle ayant +son centre en</i> C <i>et que la durée de la révolution est égale à celle +de la rotation de la masse fluide autour de </i> O<i>x.</i></p> + +<br> + +<p>La question étant ainsi précisée, on trouve comme figure d'équilibre +un ellipsoïde à trois axes inégaux. L'axe de rotation est le plus +petit; l'axe dirigé vers la Terre est le plus grand. L'aplatissement de +la section orientée vers la Terre est quatre fois plus grand que celui +de la section perpendiculaire. Ces aplatissements sont d'ailleurs +faibles, respectivement égaux à 375/(10<sup>7</sup>) et 94/(10<sup>7</sup>). La différence des rayons +extrêmes pourrait aller à 60m. C'est dire qu'il y a peu d'espoir de la +mettre en évidence par des mesures micrométriques.</p> + +<p>Il est probable que ces résultats seraient peu modifiés si l'on supposait +la Lune hétérogène, avec densité croissante de la surface au +centre. La densité moyenne de la Lune surpasse à peine 3, et il est +à croire, par suite, qu'elle est plus homogène que la Terre: ses matériaux +ont dû être empruntés aux couches superficielles et peu +denses de notre globe.</p> + +<br> + +<p><i>Indications fournies par la théorie de la libration.</i>--On peut +former les équations du mouvement de la Lune autour de son centre +de gravité en ayant égard à l'attraction mutuelle de ses diverses +parties et à l'attraction de la Terre. L'action perturbatrice du Soleil +a peu d'importance.</p> + +<p>De ce que les pôles se déplacent peu à la surface, il résulte que +l'axe de rotation reste voisin de l'un des axes principaux d'inertie. +Par suite un autre axe principal d'inertie fait constamment un axe +très petit avec le rayon vecteur mené du centre de la Lune à la position +moyenne de la Terre.</p> + +<p>Le calcul montre que les deux principales lois de Cassini (constance +de l'inclinaison de l'axe de rotation sur l'écliptique, coïncidence +des noeuds de l'équateur et de l'orbite sur l'écliptique) sont liées ensemble. +Chacune peut être regardée comme la conséquence de l'autre.</p> + +<p>La fixité de l'axe de rotation dans l'intérieur de la Lune n'a pas un +caractère nécessaire. Elle dépend des conditions initiales. D'après +Poisson, l'axe de rotation décrit à l'intérieur de la Lune un cône de +révolution. D'après un calcul plus exact, dû à Charles Simon, l'axe +de rotation oscille dans un plan principal. En pratique, la distinction +n'a pas beaucoup d'importance. Les excursions de l'axe de rotation +sont certainement périodiques et toujours petites. Jusqu'à présent +l'observation ne les a pas mises en évidence.</p> + +<br> + +<p><i>Désaccord entre la théorie de l'équilibre d'une masse fluide +homogène et la théorie de la libration.</i>--La première théorie +donne, comme nous l'avons vu, pour l'aplatissement de la section +principale la plus déformée 375 x (10<sup>7</sup>). La théorie de la libration +donne pour l'aplatissement de cette même section (toujours dans +l'hypothèse de l'homogénéité) 614 x (10<sup>-6</sup>), valeur seize fois plus +forte.</p> + +<p>On ne doit pas se flatter de rétablir l'accord en tenant compte de ce +que la Lune n'est pas homogène. La discordance devient encore plus +grande si l'on suppose, comme il est naturel, que la densité croisse +de la surface au centre.</p> + +<p>On doit en conclure que la figure actuelle de la Lune ne répond +pas aux conditions d'équilibre d'une masse fluide. Notre satellite +a dû se déformer d'une manière sensible depuis que sa surface s'est +solidifiée, et cette déformation s'est répercutée sur les constantes de +la libration.</p> + +<br> + +<p><i>De l'allongement actuel de la Lune vers la Terre.</i>--Hansen +et J. Herschel ont admis que la Lune, en raison de sa constitution +hétérogène, pouvait présenter un allongement vers la Terre, supérieur +même à celui qu'indique la théorie de la libration, et qui comporte +une différence de 1km entre les rayons extrêmes.</p> + +<p>Ils ont aussi considéré comme possible une dissymétrie extérieure +entre les deux hémisphères, dissymétrie compensée par la distribution +des masses intérieures de manière à respecter l'isostase. Si l'hémisphère +qui nous fait face est beaucoup plus renflé que l'autre, il +forme une vaste excroissance montagneuse privée d'air et d'eau. +L'atmosphère et les mers seraient reléguées sur l'hémisphère invisible. +Cette dissymétrie contribuerait évidemment à maintenir le +grand axe de la Lune dirigé vers la Terre.</p> + +<p>Porté à un certain degré, le renflement pourrait être mis en évidence +par l'étude de la libration. En effet, pour un même déplacement +angulaire autour d'un axe perpendiculaire à la ligne de visée, les +points du centre du disque éprouveraient un déplacement apparent +plus grand que les points voisins des bords, même si l'on suppose la +Lune sphérique. Et, si on la suppose allongée vers la Terre, le déplacement +relatif des points voisins du centre se trouve encore augmenté.</p> + +<p>Sur le conseil de Hansen, Gussew a entrepris d'étudier à ce point +de vue deux photographies de Warren de la Rue. Son travail (<i>Bulletin +de l'Académie de Saint-Pétersbourg</i>, 14 octobre 1859) +conclut à un allongement énorme 0,055. Ce résultat, bien qu'ayant +obtenu l'assentiment de Hansen, n'a pas été admis en général par les +astronomes.</p> + +<p>Récemment M. Franz (<i>Observations de Königsberg</i>, Vol. XXXVIII) +a repris la discussion des mesures de Gussew, et montré qu'elles ne +justifient pas ses conclusions. M. Franz a mesuré micrométriquement, +dans le même but, cinq clichés de l'Observatoire Lick, et il a trouvé +que l'allongement vers la Terre est insensible.</p> + +<br> + +<p><i>De l'atmosphère de la Lune.</i>--Au moment de la séparation de +la Terre et de la Lune l'attraction prépondérante du globe le plus +gros a dû ne laisser au plus petit qu'une faible fraction de l'atmosphère +totale. Il est vrai que cette atmosphère pouvait être alors +beaucoup plus importante qu'aujourd'hui.</p> + +<p>En fait l'atmosphère de la Lune a maintenant une densité extrêmement +faible. Le bord du Soleil n'éprouve ni affaiblissement ni déformation +au voisinage du bord de la Lune dans les éclipses. Le spectre +visible de la Lune est le même que celui de la lumière solaire reçue +directement, et les raies d'origine atmosphérique ne s'y montrent pas +plus intenses.</p> + +<p>Le critérium qui semble devoir offrir la sensibilité la plus grande +est fourni par les occultations d'étoiles. A l'entrée et à la sortie, dans +une occultation centrale, l'étoile doit paraître déviée, en des sens +contraires, d'un arc égal au double de la réfraction horizontale à la +surface de la Lune. Or la réfraction horizontale atteint sur la Terre +30' à 35'.</p> + +<p>D'autre part, la présence d'une atmosphère augmente le rayon +apparent de l'astre dans une mesure qui dépend à la fois de la densité +de l'atmosphère et de sa hauteur, mais qui, certainement, est bien +moindre que le double de la réfraction horizontale. On doit donc, en +partant du diamètre apparent mesuré directement, trouver pour les +occultations une durée trop longue. Inversement le diamètre calculé +d'après la durée des occultations sera plus petit que le diamètre mesuré +directement.</p> + +<p>Bessel a considéré comme établi par l'expérience que la différence +ne s'élevait pas à 1". Il en a conclu que l'atmosphère devait être au +moins 900 fois plus rare à la surface de la Lune qu'à la surface de la +Terre.</p> + +<p>Cette conclusion paraît excessive. On possède aujourd'hui des +occultations observées plus exactement et en nombre beaucoup plus +grand qu'au temps de Bessel. Leur discussion montre que la différence +des diamètres déterminés par les deux méthodes est bien +réelle. On peut l'estimer à 1" ou même 2" et son signe est bien celui +que fait prévoir la théorie, s'il existe une atmosphère réfringente. Il +y a donc lieu de considérer la limite 1/900 posée par Bessel comme une +valeur vraisemblable de la densité de l'atmosphère lunaire à la surface. +A cause de la moindre pesanteur sur la Lune, l'atmosphère s'y +répartirait sur une hauteur bien plus grande et, à 150km d'altitude, +les deux atmosphères pourraient avoir des densités comparables. Or, +à 150km de hauteur, l'atmosphère terrestre est encore capable de +produire des effets sensibles, de porter les étoiles filantes à l'incandescence, +de diffuser les rayons solaires, de tenir de fines poussières +en suspension.</p> + +<br> + +<p><i>Disparition de l'atmosphère lunaire.</i>--L'examen de la surface +de notre satellite donne lieu de penser qu'il a possédé autrefois une +atmosphère plus importante, et que, par la suite, cette enveloppe fluide +s'est résorbée ou dissipée.</p> + +<p>La première explication est suggérée par divers phénomènes chimiques. +Une élévation de température de quelques centaines de +degrés à la surface de la Terre ferait rentrer dans l'atmosphère la +totalité de l'eau des mers et une grande partie de l'acide carbonique +contenu dans l'écorce. D'où augmentation très forte dans la hauteur +et la pression de l'atmosphère. Inversement le refroidissement plus +rapide du sol lunaire, joint à sa nature absorbante, a pu fixer dans des +combinaisons solides et soustraire à la circulation la totalité des éléments +liquides ou gazeux.</p> + +<p>Mais il se peut aussi que les gaz aient disparu par émission directe +dans l'espace. Les gaz très raréfiés ne suivent plus les lois ordinaires +des mélanges. La hauteur limite de l'atmosphère est variable d'un gaz +à l'autre, et ceux dont le poids atomique est moindre s'élèvent plus +haut que les autres. Or la Lune laisse échapper toute molécule lancée +suivant la verticale ascendante avec une vitesse supérieure à 2km,38 +par seconde. Il est probable que cette vitesse est fréquemment atteinte +pour tous les gaz et que, par suite, la Lune est incapable d'en retenir +aucun.</p> + +<p>M. G.-J. Stoney (<i>Transactions of the R. Dublin Society</i>, +Vol. VI, série 2) admet que la température à la limite de l'atmosphère +terrestre est -66° C. A cette température les molécules +d'hydrogène et d'hélium, de poids atomique 1 et 2, ont respectivement +pour vitesse moyenne 1603m et 1133m par seconde. Sur la +Terre, où une vitesse de 10km à 12km par seconde suffit pour assurer +l'évasion, l'hydrogène et l'hélium s'échappent, la vapeur d'eau ne +s'échappe pas. Il semble donc qu'une vitesse égale à 9 ou 10 fois la +vitesse moyenne est encore assez fréquemment réalisée pour qu'une +déperdition assez rapide en résulte.</p> + +<p>Sur la Lune tous les gaz connus, sans exception, s'échappent à la +longue plus facilement que l'hélium sur la Terre. Il n'y a donc pas +à s'étonner que la Lune n'ait plus d'atmosphère. Mais rien ne dit +qu'elle n'en ait pas eu une assez importante dans le passé.</p> + +<p>Que sont devenues ces molécules égarées? Celles dont la vitesse +était à peu près perpendiculaire au mouvement relatif de la Lune ont +dû être reprises par la Terre, surtout lorsque les deux planètes étaient +assez voisines l'une de l'autre. Le plus grand nombre a dû former un +anneau de particules très disséminées, circulant indépendamment les +unes des autres autour du Soleil, et dont l'orbite de la Terre constituait +la ligne centrale. Il y aurait là une explication possible de la +lumière zodiacale.</p> + +<br> + +<p><i>De la température de la Lune.</i>--Il n'est pas douteux que la +Lune ne se soit refroidie plus vite que la Terre, par cela seul qu'elle +est plus petite. La Lune est arrivée la première à posséder une +croûte assez épaisse, où la chaleur interne ne contribue plus que +dans une mesure insignifiante à entretenir la température de la +surface. Celle-ci oscille sous l'influence alternative du rayonnement +solaire et du refroidissement nocturne, limité par la présence de +l'atmosphère.</p> + +<p>On ne peut douter que cette influence de l'atmosphère ne soit considérable. +Dans la zone torride les sommets des très hautes montagnes +sont chargés de neiges perpétuelles, et le refroidissement +nocturne y est bien plus intense que pour les plaines situées à leur +base. On ne voit, pour expliquer cette différence, d'autre motif que +la rareté de l'air et de la vapeur d'eau. Or les sommets des plus hautes +montagnes terrestres sont encore loin d'atteindre la limite supérieure +de l'atmosphère. L'élimination totale de celle-ci serait accompagnée +d'un refroidissement encore plus grand.</p> + +<p>Nous devons donc nous attendre à ce que la Lune soit à une basse +température et il est certain, en effet, que la chaleur qu'elle nous +envoie n'est pas sensible pour nos organes, ni même, dans les conditions +ordinaires d'expérience, pour un thermomètre.</p> + +<p>Si le refroidissement nocturne est intense sur notre satellite, +l'échauffement dans le jour semble devoir y être important. En effet, +les jours de la Lune valent 14 des nôtres et, dans cet intervalle, tous +les points de la zone équatoriale voient le Soleil passer près de leur +zénith. Quelle que soit la nature de la surface, une certaine fraction +des rayons solaires doit s'y absorber et relever la température. Nous +pouvons d'ailleurs constater à première vue qu'il ne s'accomplit pas +de réflexion spéculaire. Aussi J. Herschel pensait que le point d'ébullition +de l'eau devait être dépassé quotidiennement. D'autres astronomes +ont pensé que le sol lunaire devait approcher de la température +du fer rouge.</p> + +<p>En 1846 Melloni, opérant sur le Vésuve à l'aide d'un thermopile et +du galvanomètre récemment inventé, réussit pour la première fois à +mettre en évidence une manifestation sensible de la chaleur renvoyée +par la Lune.</p> + +<p>Lord Rosse et le Dr Boeddiker ont obtenu des résultats encore +plus nets. Ils évaluent à 500° C. l'abaissement de température qui se +produit sur la Lune dans le cours d'une éclipse totale. Le refroidissement +consécutif à la disparition du Soleil est donc beaucoup plus +rapide que sur la Terre, ce qui met bien en évidence le rôle protecteur +de l'atmosphère. Les radiations solaires, pénétrant dans le sol +terrestre, s'y transforment en radiations obscures; il paraît probable +que l'atmosphère les retient au passage et que ce défaut de transparence +ou cette faculté de capture résident surtout dans la vapeur +d'eau et l'acide carbonique.</p> + +<p>Depuis Langley a réalisé une combinaison beaucoup plus sensible +du thermopile et du galvanomètre. Avec cet appareil, qu'il a nommé +<i>bolomètre</i>, il a pu explorer le spectre solaire, du côté de l'infrarouge, +bien au delà des limites antérieurement admises, et il a reconnu que +la majeure partie de l'énergie calorifique du Soleil, les trois quarts +peut-être, réside en dehors du spectre visible. Mais un autre résultat +inattendu des expériences de Langley est que ces rayons obscurs +traversent une atmosphère pure et sèche plus facilement que ne le +fait la chaleur lumineuse.</p> + +<p>Dans un travail exécuté avec M. Very et publié en 1889<a id="footnotetag11" name="footnotetag11"></a> +<a href="#footnote11"><sup class="sml">11</sup></a> Langley +arrive aux conclusions suivantes:</p> + +<p>La partie du disque lunaire qui n'est pas actuellement éclairée du +Soleil ne nous envoie pas plus de chaleur que le fond du ciel.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote11" +name="footnote11"><b>Note 11: </b></a><a href="#footnotetag11"> +(retour) </a> <span class="sc">Langley</span> et <span class="sc">Very</span>, <i>The temperature of the Moon. American Journal of +Science</i>, vol. XXXVIII, 3e série.</blockquote> + +<p>La partie du disque lunaire qui voit le Soleil est, sans exception, +plus chaude que le fond du ciel. L'appareil est assez sensible pour +manifester la 1500e partie de la radiation totale de la Lune. La chute +de température qui se produit sur la Lune pendant la durée d'une +éclipse totale n'est pas aussi forte que lord Rosse l'avait pensé. Elle +est cependant supérieure à celle qui se produit dans l'épaisseur de +l'atmosphère terrestre sous une latitude quelconque.</p> + +<p>Il y a dans le spectre lunaire deux maxima distincts observables, +l'un correspondant à la radiation réfléchie, l'autre à la radiation +propre du sol.</p> + +<p>La position du second maximum, représentant la chaleur rayonnante +invisible, permet une évaluation de la température du sol. +Cette évaluation est fort incertaine. On peut admettre cependant que +la température de la Lune ne s'élève pas au-dessus de 0° centigrade. +Il n'y aurait donc pas, en dehors de l'examen détaillé du sol, de +raison suffisante pour exclure l'idée que la Lune soit, en tout ou en +partie, couverte de glace. Faute d'une température assez élevée cette +glace n'aurait jamais occasion de fondre ou d'émettre des vapeurs +sensibles.</p> + +<p>Cette conclusion a soulevé des objections nombreuses. On s'explique +mal, en l'absence de tout écran protecteur, ce qui frapperait +ainsi les rayons solaires d'impuissance. M. Very, collaborateur de +Langley, a repris les mesures avec des appareils plus perfectionnés<a id="footnotetag12" name="footnotetag12"></a> +<a href="#footnote12"><sup class="sml">12</sup></a>. +La transmission par le verre lui a permis de distinguer, dans la radiation +de la Lune, la radiation solaire réfléchie de celle qui émane +réellement du sol lunaire échauffé. En effet, une lame de verre qui +laisse passer 0,77 de la radiation solaire transmet seulement 0,02 de +la radiation d'une source à basse température, telle qu'un cube noirci +rempli d'eau bouillante. Finalement M. Very a trouvé, comme il +fallait s'y attendre, que la surface solide de la Lune, moins réfléchissante +que les nuages de l'atmosphère terrestre, doit mieux profiter de +la chaleur incidente. La température moyenne de l'hémisphère éclairé +doit être voisine de +97° C. Le point qui voit le Soleil au zénith +doit s'échauffer jusqu'à +184°, c'est-à-dire plus que les déserts les +plus brûlants de la Terre. Dans ces conditions, l'existence souterraine +est la seule à laquelle pourraient s'adapter les formes vivantes +terrestres.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote12" +name="footnote12"><b>Note 12: </b></a><a href="#footnotetag12"> +(retour) </a> <span class="sc">F.-W. Very</span>, <i>The probable range of the temperature of the Moon. Astrophysical +Journal</i>, vol. VIII, nov. et déc. 1898.</blockquote> + +<hr class="short"> +<a name="c10" id="c10"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE X.</h3> + +<h4>LA FIGURE DE LA LUNE ÉTUDIÉE PAR LES DOCUMENTS<br> +PHOTOGRAPHIQUES.<br> +LES TRAITS GÉNÉRAUX DU RELIEF.</h4> + +<hr class="short"> + +<p>A quelque opinion que l'on se range, concernant la température +actuelle de la Lune, il est certain qu'elle s'est refroidie plus vite et +desséchée plus complètement que la Terre. On doit donc s'attendre à +ce que la contraction par refroidissement soit pour notre satellite un +facteur important du relief, le travail des eaux y étant relativement +peu considérable. Cette prévision est confirmée par l'inspection de la +surface dans les lunettes puissantes, inspection qui peut se faire +aujourd'hui bien plus à loisir et d'une manière presque aussi complète +sur les photographies.</p> + +<p>Nous y reconnaîtrons d'abord, à première vue, des différences de +niveau considérables. Prenons, par exemple, l'image de Théophile, +l'un des cirques les plus profonds de la Lune. La mesure des ombres +y donne 5500m pour l'écart d'altitude entre le bord et la plaine intérieure, +1500m pour la hauteur du groupe central de montagnes. La pente +intérieure est raide, inclinée de 30° en moyenne. D'autres cirques +présentent des inclinaisons encore plus fortes, 40° ou 50°, ce qui +montre qu'ils ne peuvent être formés que de matériaux résistants. Il +serait difficile, sur la Terre, de trouver une telle différence de niveau +répartie sur une largeur aussi faible. La pente extérieure est au contraire +modérée. Il est malaisé d'y assigner la limite de l'ombre, et +par suite d'en évaluer la hauteur (<i>fig. 31</i>).</p> + +<p>Sur ce revers externe, nous voyons de nombreux sillons, un peu +divergents, tracés suivant la ligne de plus grande pente. Ils peuvent, à +première vue, s'interpréter comme des vallons creusés par les eaux. Mais +le fait qu'on les observe exclusivement sur le versant extérieur de quelques +grands cirques conduit à les regarder plutôt comme des traces +d'épanchements volcaniques. On ne trouve point, en effet, d'indice +de ravinement sur la pente intérieure des cirques, pas davantage sur les +pentes qui limitent les grands massifs montagneux et qui sembleraient +devoir offrir un champ si favorable à l'érosion. Les parties saillantes +n'y sont nulle part réduites à l'état de crêtes linéaires et ramifiées. +Partout des bassins sans écoulement, des plateaux à pentes indécises. +Point de fossés continus et progressivement élargis, comme les cluses +et combes du Jura, point de deltas au débouché des sillons dans la +plaine.</p> + +<p>D'où cette conclusion importante: non seulement la Lune n'est +pas aujourd'hui arrosée par des précipitations copieuses (ce que montrait +déjà l'absence de tout effet de réfraction imputable à l'air ou à +la vapeur d'eau), mais il en a toujours été ainsi depuis que le relief +de notre satellite s'est constitué. Jamais les eaux n'ont eu à se frayer +à la surface des voies d'écoulement.</p> + +<p>Cela veut-il dire qu'il n'y ait jamais eu d'humidité sur la Lune? +Cette conséquence serait peu admissible du moment que, avec +Laplace et ses successeurs, nous faisons de la Lune un fragment détaché +de la Terre. Elle le sera moins encore quand nous aurons relevé +sur la Lune des traces manifestes d'éruptions volcaniques. Disons +seulement que les précipitations y ont été faibles comparées à ce +qu'elles sont dans les régions bien arrosées de la Terre. Elles ont +rencontré un sol poreux et absorbant qui ne leur a pas permis +d'agir par ruissellement. Le refroidissement ayant marché plus +vite sur un globe moins gros, une couche plus épaisse s'est trouvée +capable d'absorber l'eau, que la chaleur interne ne refoulait plus à la +surface.</p> + +<p>Pourquoi parlons-nous de sol poreux et absorbant? L'hypothèse de +Laplace nous y invite encore. Car la Lune, empruntée aux couches +superficielles de la Terre, doit être composée surtout des matériaux +légers de l'écorce. Cette manière de voir est confirmée par la faible +valeur de la densité moyenne, qui ne s'élève qu'à 3,4 pendant qu'elle +dépasse 5,5 pour notre globe. Il est d'ailleurs extrêmement probable +que la densité superficielle est plus faible, de même que sur la Terre, +et n'excède pas 2, densité des calcaires les plus fissurés et les plus +légers. Enfin l'éclat de la lumière réfléchie par la Lune permet d'assimiler +sa surface au marbre ou à la craie. Les roches granitiques, +schisteuses, basaltiques, et en général celles qui forment les terrains +imperméables, ont des teintes plus sombres.</p> + +<br> + +<p><i>La répartition des mers.</i>--Un des traits les plus généraux et les +plus visibles de notre satellite est constitué par de vastes taches de +couleur sombre, formant des compartiments déprimés. Nous leur +garderons, pour nous conformer à l'usage, le nom de mers qui leur a +été donné par les anciens sélénographes; mais il est certain que leur +surface est rugueuse et que la lumière s'y diffuse sans jamais s'y +réfléchir comme elle le ferait sur un liquide. Il est naturel de les +rapprocher des compartiments affaissés de la surface terrestre. Nous +pouvons espérer d'y trouver matière à des comparaisons utiles; car, +si les mers lunaires n'ont subi ni sédiments ni érosions, les fosses +océaniques terrestres en ont été préservées par l'épaisseur du manteau +liquide qui les recouvre.</p> + +<p>Un premier rapprochement doit être fait en ce qui concerne la +distribution générale des aires déprimées. On sait que, sur la Terre, +ces aires se partagent en deux séries. Les unes, appelées fosses méditerranéennes, +s'enchaînent, sans se confondre, à peu près suivant un +grand cercle de la sphère. Deux autres groupes moins distincts, constituant +par leur agrégation l'un l'océan Pacifique, l'autre l'océan +Atlantique, s'étendent surtout dans le sens du méridien, à angle +droit avec l'alignement des fosses méditerranéennes. Cette disposition +paraît avoir persisté, dans ses traits essentiels, à travers les temps +géologiques.</p> + +<p>Prenons maintenant une épreuve photographique de la Lune au +voisinage de l'opposition et nous reconnaîtrons que ce résumé est +applicable à notre satellite de point en point, sans qu'il y ait autre +chose que les noms à changer. Les mers des Pluies, de la Sérénité, de +la Tranquillité, de la Fécondité, la mer Australe forment une série alignée +suivant un grand cercle. Mais, au lieu de se fermer comme +les suivantes, la mer des Pluies s'ouvre à l'Est dans un système de +bassins qui s'étend perpendiculairement au premier, comprenant +au Nord le Golfe de la Rosée, au Sud l'océan des Tempêtes et la mer +des Nuages (<i>fig. 30</i>).</p> + +<p>Convient-il d'assimiler ce second système au Pacifique ou à l'Atlantique? +La seconde manière de voir semble mieux fondée. Ces dépressions +n'embrassent pas, toutes ensemble, le cinquième de la circonférence +du globe en longitude. Nous n'avons point ici de chaînes +côtières comme celles qui font à l'océan Pacifique une ceinture +presque continue. Au contraire, nous voyons dans le sens de la longueur +une ride médiane jalonnée par toute une série de grands foyers +éruptifs, Bouillaud, Euclide, Kepler, Aristarque. On sait que l'océan +Atlantique est aussi divisé suivant un méridien par une ride saillante +d'où émergent de distance en distance les sommités volcaniques de +l'Islande, des Açores, de l'Ascension, de Tristan da Cunha. Nous ne +pouvons, malheureusement, achever le tour de la planète pour voir +si la série des fosses méditerranéennes se prolonge de l'autre côté, +s'il s'y rencontre un digne pendant à l'océan Pacifique, si les dépressions +s'y placent de préférence aux antipodes des saillies comme le +veut la symétrie tétraédrique qui semble prévaloir sur la Terre.</p> + +<br> + +<p><i>La structure des mers.</i>--La conformité qui se manifeste sur les +deux planètes dans la répartition générale des régions déprimées a +pour pendant une analogie non moins remarquable dans leur +structure.</p> + +<p>Les grands abîmes marins où la sonde descend à plus de 8km de +profondeur ne se groupent pas, comme on l'a cru longtemps, dans les +parties centrales des océans, loin de toute terre émergée. Ils ont +plutôt la forme de vallées allongées parallèlement aux rivages, à des +distances relativement faibles de ceux-ci. C'est ce qui a lieu dans +l'océan Atlantique pour les fosses des Antilles et des Bermudes, +dans le Pacifique pour les fosses des Kouriles, des îles Tonga, au large +des côtes chiliennes et péruviennes (<i>Pl. I</i>).</p> + +<p>Cette loi n'a été mise en évidence que par des travaux récents, à +la suite de sondages multipliés, de longues et coûteuses expéditions +maritimes. Sur la Lune, nous pouvons la vérifier à beaucoup moins +de frais. Une bonne lunette et un peu de patience y suffisent.</p> + +<p>Il nous sera d'abord très aisé de reconnaître que, sur le fond des +mers, le relief a une allure générale plus douce que dans les parties +saillantes. Les crêtes à versants concaves y sont rares; à part quelques +blocs isolés qui forment de véritables îles, les ondulations du sol ne +projettent d'ombre qu'au lever ou au coucher du Soleil. Les pentes +sont modérées et se prolongent dans le même sens sur de vastes étendues. +En thèse générale, cela est vrai de la Terre comme de son +satellite.</p> + +<p>Il s'en faut de beaucoup, cependant, que les mers lunaires soient +planes ou exactement modelées sur la sphéricité du globe. Ce ne sont +point des surfaces géométriques. Essayons donc d'aller plus loin et +de reconnaître où se trouvent les points les plus creux. Si nous examinons +sous un éclairement favorable la mer de la Sérénité, par +exemple, nous serons frappés de ce fait qu'elle possède, au pied de +son enceinte montagneuse, toute une bordure de taches sombres. +Pour qui est familier avec l'étude de la surface de la Lune, il est dès +lors probable que ces taches correspondent aux parties les plus creuses. +Il y a, en effet, sur notre satellite, corrélation habituelle entre la +teinte et l'altitude, en ce sens que les plaines basses y sont presque +toujours plus sombres que les points saillants. Comme la règle n'est +pas sans exception, une vérification pourra sembler désirable. Il suffira, +pour la faire, de noter la position des taches sombres et d'attendre +que le Soleil se couche pour elles. On les voit alors envahies par +l'ombre avant les taches claires qui les avoisinent, d'où il résulte que +les premières sont effectivement déprimées.</p> + +<p>La même expérience, répétée sur d'autres mers, fortifie cette conclusion, +qui est à peu près générale; le fond des mers lunaires est +convexe, dans son ensemble, au delà de ce qu'exige la courbure +moyenne du globe, et les fosses océaniques y sont, comme sur la +Terre, rejetées près des rivages.</p> + +<br> + +<p><i>La formation des mers.</i>--Un troisième point de ressemblance +est à signaler entre les mers terrestres et celles de notre satellite. +C'est dans la série équatoriale, dans celle qui répond aux fosses méditerranéennes, +que se rencontrent les bassins les mieux délimités par +des bourrelets montagneux, ceux dont le bon état de conservation accuse +une jeunesse relative. Sur la Lune leur forme circulaire ressort +souvent avec une admirable clarté. Les cassures qui les bordent se +montrent à nu, parfois sur plusieurs milliers de mètres de hauteur. Il +est évident que chacune de ces dénivellations de l'écorce, par cela +même qu'elle affecte un dessin géométrique, a dû s'effectuer dans un +temps assez court et se rattache à une époque géologique déterminée. +Si le phénomène est plus net sur la Lune, cela tient à ce que nous +pouvons en observer l'effet intégral et non modifié. Nous retrouverions +des formes analogues sur la Terre, s'il nous était possible de +débarrasser les fosses sous-marines de leur bordure de sédiments et +de restituer aux bourrelets montagneux tout ce que l'érosion leur a +enlevé.</p> + +<p>Voulons-nous prendre en quelque sorte sur le fait le mécanisme de +la formation d'une mer? Il faudra nous adresser de préférence à celles +qui ont gardé l'intégrité de leur contour circulaire. Il y en a trois, +les mers des Crises, du Nectar, des Humeurs, qui possèdent ce caractère +à un haut degré, et ce sont justement celles qui mettent en +défaut la règle signalée tout à l'heure. Une bande marginale n'y a +pas suivi l'affaissement du centre, mais est restée adhérente à la bordure +montagneuse. Les rides de celle-ci n'accusent point de préférence +pour l'alignement parallèle au rivage, par conséquent point de +structure plissée. La partie centrale ou aplanie de la mer offre une +série de veines ou de bourrelets saillants. La région extérieure ou +montagneuse est coupée de crevasses ouvertes, larges de 2km à 3km, +se prolongeant sur une énorme longueur à travers les obstacles les +plus variés (<i>fig. 32, 33, 34</i>).</p> + +<p>Les veines comme les crevasses suivent trop évidemment un tracé +concentrique au rivage de la mer pour ne pas être rattachées au mouvement +du sol qui a déterminé l'effondrement du centre. Mais nous +ne trouvons pas ici, comme sur le contour des affaissements terrestres, +des plis refoulés, accumulés contre des massifs résistants. +Bien loin de là, l'écorce lunaire s'est déchirée en larges crevasses qui +demeurent encore béantes à l'heure actuelle. Sa tendance, lors des +derniers mouvements dont nous pouvons constater les traces, n'était +donc pas de se plisser comme un vêtement trop large, mais au contraire +de s'étirer, de se disjoindre comme une enveloppe trop étroite.</p> + +<p>Pourquoi maintenant des crevasses ouvertes à l'extérieur de la +mer, des veines saillantes à l'intérieur? Ces deux aspects inverses ne +sont pas contradictoires. Ils représentent seulement deux étapes différentes +dans la marche d'un même phénomène. Les veines, comme +les crevasses, marquent des ruptures successives dues à l'effondrement +du centre de la mer. Les cassures les plus rapprochées du +centre ont servi au dégorgement des laves, qui se sont ensuite épanchées +sur la plaine. Quand cet épanchement a pris fin, les laves, arrivant +à la surface déjà refroidies, se sont solidifiées sur place. Non +contentes d'obstruer la fissure, elles l'ont transformée par leurs apports +successifs en un bourrelet saillant, à pentes doucement inclinées.</p> + +<p>Les fissures de la bande extérieure, situées à un niveau plus élevé, +n'ont point servi à l'épanchement des laves, qui trouvaient dans les +étages inférieurs une issue suffisante. Elles sont, par suite, demeurées +ouvertes; elles ont même dû aller en s'élargissant toujours, à la manière +des crevasses des glaciers, tant que la période d'affaissement de +leur lèvre inférieure s'est prolongée.</p> + +<p>Bien entendu, les parties aplanies de la surface sont également sujettes +à se fissurer. Mais, tant que l'écorce n'y a pas acquis une +grande épaisseur, les crevasses ne peuvent s'y ouvrir largement sans +donner issue aux épanchements volcaniques. Dès lors elles s'obstruent, +s'effacent et se transforment en bourrelets. Nous voyons fréquemment +ces deux sortes d'accidents juxtaposés à petite distance; +parfois même une crevasse ouverte se prolonge par une veine saillante.</p> + +<p>On comprend donc que les fissures de plaine soient, en général, +plus étroites que celles des régions de montagne, par suite moins +faciles à observer. Mais leur position, leur tracé sont également +significatifs au sujet de leur origine. Ainsi dans la partie est de la +mer de la Tranquillité (<i>fig. 35</i>) nous remarquons, à côté de veines +remarquablement longues et ramifiées, les crevasses typiques de Sosigène, +de Denys, de Sabine, toutes tracées parallèlement au rivage. +Dans le cas de Sabine, la crevasse est double, ce qui montre que la +tendance a persisté après avoir obtenu une première, mais insuffisante +satisfaction. Cette formation de crevasses successives et parallèles +s'observe, pour ainsi dire, à chaque pas sur les glaciers alpins. +De même ici nous voyons la mer exercer sur la terre ferme une sorte +d'attraction assez puissante pour disjoindre celle-ci et en détacher +des bandes marginales.</p> + +<br> + +<p><i>Des massifs montagneux de la Lune.</i>--Ces notions acquises +sur les mers nous rendront plus explicables les blocs saillants qui les +encadrent. Leurs caractères sont surtout négatifs. Ils manquent d'individualité +propre. Ce ne sont guère que des portions de plateau +laissées en relief par l'affaissement des régions voisines. D'habitude +les aires d'effondrement sont circulaires; aussi la forme générale du +groupe montagneux sera, plus ou moins, celle d'un triangle à côtés +concaves, de la portion de plan comprise entre trois cercles qui se +coupent.</p> + +<p>Cet énoncé s'applique bien aux monts Taurus, limitrophes de la +mer de la Sérénité. Nous n'y voyons ni lignes de partage, ni vallées +d'écoulement. La fine crevasse qui se fraye un chemin à travers le +centre du massif et se prolonge sur la plaine témoigne par sa seule +présence que le modelé du relief par les eaux a été nul ou insignifiant. +Les plus fortes élévations du sol ne sont point rassemblées au +centre, mais rejetées près de la limite ouest.</p> + +<p>Cette particularité n'est pas moins visible sur le groupe des Apennins. +Le côté nord, incliné vers la mer de la Sérénité, est beaucoup +plus étroit, beaucoup plus rapide que la pente inclinée au Sud vers la +mer des Vapeurs. Nous reconnaissons ici la loi de dissymétrie des +versants, bien connue de tous ceux qui ont étudié les montagnes +terrestres. Il semble que toute cette portion de l'écorce ait éprouvé +un mouvement de bascule exposant au dehors d'un côté une cassure +abrupte, de l'autre une face dorsale d'inclinaison modérée. Mais toujours +point de plis refoulés contre les parties saillantes. Nous voyons, +au contraire, la croûte lunaire manifester en toute occasion sa tendance +à s'étirer et à se disjoindre (<i>fig. 36</i>).</p> + +<p>On la retrouve encore, bien éloquemment attestée, dans la grande +vallée rectiligne que l'épée surhumaine de quelque paladin semble +avoir entaillée d'un seul coup à travers le massif des Alpes. Bien entendu, +cette explication ne saurait suffire, car il s'agit ici d'une cassure +de 70km de long sur 10km à 12km de large. Pour expliquer comment +les deux parties en contact ont pu se disjoindre à ce point, la théorie +de la contraction par refroidissement n'est pas suffisante. Il faut admettre +que l'un au moins des deux fragments a pu flotter à la dérive +sur le liquide qui le portait. Pour les Alpes comme pour les Apennins, +les plus hauts sommets sont en bordure, et leurs ombres s'allongent +sans obstacle sur la plaine qui s'étend à leurs pieds (<i>fig. 37</i>).</p> + +<p>Le massif voisin du Caucase forme barrière entre les mers des +Pluies et de la Sérénité. Ces deux bassins se rapprochent au point de +donner à la masse interposée l'aspect d'une chaîne de montagnes terrestre. +A y regarder de près, il n'y a point division dans la longueur +par une ligne de faîte, mais, au contraire, division transversale en +plusieurs blocs rectangulaires. Les cases de ce damier gigantesque ne +sont plus en correspondance exacte. Elles ont joué les unes par rapport +aux autres, et subi dans le sens tangentiel des mouvements de +transport ou de charriage qui peuvent atteindre 30km d'amplitude.</p> + +<br> + +<p><i>Relations entre l'histoire de la Lune et celle de la Terre.</i>--On +remarquera que l'étude du relief lunaire apporte, dans trois au +moins des grandes questions qui divisent les géographes et les géologues, +un témoignage précis, qui n'est peut-être pas sans réplique, +mais que l'on n'a pas le droit d'ignorer ou de négliger.</p> + +<p>En premier lieu, la Terre a-t-elle une écorce solide, une lithosphère? +Nous avons vu que des théoriciens d'une grande autorité se +prononcent pour la négative. Ils ne veulent pas admettre qu'une +croûte relativement mince, enveloppant un noyau liquide, résiste +aux marées qu'elle aurait à subir, au poids des montagnes dont sa surface +est hérissée. Pour Lord Kelvin, pour M. Darwin, la solidification +d'une planète doit commencer par le centre, progresser vers la surface, +et ne porter en dernier lieu que sur une couche mince.</p> + +<p>Les géologues se montrent, en général, peu disposés à marcher +dans cette voie; il nous semble que leur répugnance pourrait être +fondée avec plus de force encore sur l'examen de la surface de la +Lune. Non seulement, en effet, les épanchements venus de l'intérieur +y ont nivelé le fond des mers et des cirques, mais, ce qui est +plus significatif encore, des fragments solidifiés, épais de plusieurs +milliers de mètres, ont pu y flotter à la dérive.</p> + +<p>On continuera donc, malgré les beaux travaux mathématiques auxquels +nous avons fait allusion, à parler de l'écorce solide des planètes. +On le peut en conscience, parce que, pour simplifier le problème +et le rendre accessible au calcul, on est obligé d'introduire dès +le début des hypothèses hasardeuses, notamment celle d'une certaine +homogénéité. Devant cette nécessité, les faits d'observation gardent +une valeur prépondérante. Que l'on prenne garde, en contestant à +l'intérieur des planètes le droit d'être fluide, à leur croûte celui de +se supporter elle-même, de ressembler aux médecins du XVIIe siècle, +qui refusaient au sang la faculté de circuler dans les artères.</p> + +<p>Un second litige, dans lequel les astronomes auraient leur mot à +dire, a pour sujet la formation des montagnes. Ainsi que nous l'avons +vu au Chapitre V, la théorie de la contraction par refroidissement, +après avoir traversé une période de brillante faveur, se heurte à des +objections. On trouve le refroidissement séculaire trop lent, trop peu +sensible pour donner lieu à des déformations aussi grandes. Il faut +admettre, dit-on, que le poids des sédiments déposés sur les rivages +les contraint à s'affaisser, relève par un mouvement de bascule une +bande de terrain parallèle, et tend ainsi à exagérer les différences de +niveau primitives.</p> + +<p>L'examen de la Lune doit nous faire envisager ce complément +d'explication avec beaucoup de défiance. Sur notre satellite les érosions, +les sédiments, ne se révèlent que par des traces insignifiantes +et douteuses. Et cependant les différences de niveau y sont énormes +et brusques. Nous y voyons, aussi clairement que sur la Terre, les +sommets les plus élevés accumulés au bord des massifs, les fosses +océaniques rejetées près des côtes. Si donc la théorie de la contraction +était jugée insuffisante pour rendre compte de l'apparition des +montagnes, ce n'est pas au poids des sédiments qu'il faudrait faire +appel pour y suppléer. L'expédient, fût-il jugé efficace pour la Terre, +ne le serait pas pour la Lune. La réaction du fluide intérieur, comprimé +par les affaissements, semble, au contraire, fournir les éléments +d'une explication admissible dans tous les cas.</p> + +<p>Enfin, les caractères si nets par lesquels les montagnes lunaires se +différencient des montagnes terrestres doivent nous suggérer une +dernière réflexion.</p> + +<p>Pour les naturalistes du commencement du XIXe siècle, les chaînes +montagneuses avaient comme origine des compartiments soulevés. +Pour leurs successeurs immédiats, ce sont des massifs demeurés en +retard sur l'affaissement des régions voisines. Pour nos contemporains, +ce sont uniquement des fragments plissés par compression +latérale.</p> + +<p>Ce dernier point de vue pourrait bien être trop exclusif. La tendance +au plissement, si générale qu'elle soit sur la Terre, ne se manifeste +assurément pas sur la Lune. Elle n'est donc pas une condition +nécessaire pour la genèse des montagnes. Ne serait-elle pas particulière +à certaines périodes de l'histoire géologique?</p> + +<p>Nous sommes conduits à le penser par un travail souvent cité de +M. Davison<a id="footnotetag13" name="footnotetag13"></a> +<a href="#footnote13"><sup class="sml">13</sup></a>. En étudiant de plus près la loi formulée par Élie de +Beaumont, il a été amené à faire la remarque suivante: l'émission de +la chaleur dans l'espace ne se fait plus aux dépens de la surface, +dont le refroidissement est achevé. Mais elle ne se fait pas davantage +aux dépens des couches très profondes, dont la température demeure +sensiblement invariable. Le taux extrême du refroidissement est atteint +à une profondeur que l'on peut estimer, pour la Terre, à 100km. Il +en résulte que les plissements n'ont aucune raison de se produire +au delà de 8km de profondeur. Plus bas, les couches, se contractant +plus que celles qui les supportent, se trouvent étirées.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote13" +name="footnote13"><b>Note 13: </b></a><a href="#footnotetag13"> +(retour) </a> + <span class="sc">C. Davison</span>, <i>On the distribution of strain in the Earth's crust</i> +(<i>Philosophical Transactions</i>, 1887).</blockquote> + +<p>Ce chiffre de 8km est relatif aux conditions que la Terre traverse +aujourd'hui. Il tend à augmenter si le refroidissement poursuit sa +marche régulière. Mais qu'une cause réfrigérante extérieure vienne +à se faire sentir, ce sera la couche superficielle qui supportera la déperdition +la plus grande. Les plissements seront supprimés, et la tendance +à l'étirement deviendra générale.</p> + +<p>C'est précisément ce qui semble s'être produit pour la Lune. On +ne peut guère douter qu'elle n'ait possédé une atmosphère d'une +densité notable. A une époque peut-être récente cette atmosphère +s'est évanouie, dispersée dans l'espace ou absorbée par des combinaisons +solides. Privée de son manteau protecteur, la surface a subi +un refroidissement intense, et la possibilité même des plissements a +disparu jusqu'à ce qu'un nouvel état d'équilibre fût atteint.</p> + +<p>La Terre a très bien pu traverser une période analogue: non pas +qu'elle ait jamais été dénuée d'atmosphère, mais il est cependant +avéré que les climats ont subi à sa surface des variations importantes, +peut-être en concordance avec l'activité propre du Soleil.</p> + +<p>Pour nos latitudes, il y a eu refroidissement entre la période houillère +et la période glaciaire, réchauffement à la suite de la dernière +période glaciaire. A chacune de ces variations de température répondaient, +dans la croûte superficielle, des efforts de sens contraire, +capables avec le temps de faire surgir des chaînes de montagnes.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c11" id="c11"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE XI.</h3> + +<h4>LES CIRQUES LUNAIRES ET LES PRINCIPALES THÉORIES<br> +SÉLÉNOLOGIQUES.</h4> +<hr class="short"> + +<p><i>Cirques lunaires et volcans terrestres.</i>--Les traits principaux +du relief de la Lune, bassins déprimés et massifs saillants, nous sont +apparus comme l'oeuvre de forces qui ont été actives sur la Terre et +qui ont produit autour de nous des effets sinon semblables, au moins +du même ordre.</p> + +<p>D'autre part, les mers, comme les plateaux, sont semées d'accidents +caractéristiques, à tel point que nous sommes embarrassés pour +leur trouver des analogues dans nos expériences terrestres. Ils reproduisent +d'abord, en l'exagérant, un caractère que plusieurs mers +lunaires nous avaient présenté déjà, c'est-à-dire un périmètre circulaire +régulier. Ils offrent de plus une profondeur, une régularité, +une homogénéité de structure extrêmement frappante. Sans que l'on +puisse dire qu'ils constituent un élément invariable et primordial de +l'écorce lunaire, ils sont extrêmement répandus et, jusqu'à ces derniers +temps, ils ont accaparé d'une façon presque exclusive l'attention +des observateurs. Beaucoup les ont désignés sous le nom de +<i>cratères</i> ou de <i>volcans</i>. Nous emploierons de préférence l'appellation +de <i>cirque</i>, moins sujette à évoquer des analogies trompeuses et, +par suite, à induire en erreur.</p> + +<p>Il s'en faut en effet que, entre cirques lunaires et volcans terrestres, +la ressemblance soit telle que nous soyons en droit de conclure, sans +autre examen, à l'identité des causes. Les différences sont profondes +et méritent une grande attention.</p> + +<p>Si nous prenons, par exemple, un cirque lunaire de premier rang +et bien conservé, tel que Langrenus, Copernic ou Arzachel (<i>fig. 38</i>,)il est certain que la régularité du bourrelet, sa hauteur uniforme +suggèrent des comparaisons avec les cratères de volcans. Mais la ressemblance +n'existe qu'en plan. Le cirque lunaire est bien plus grand +que le cratère terrestre. Il y a, dans les exemples que nous avons +cités, 80km ou plus d'un bord à l'autre. Aucun cratère terrestre en +activité ne mesure 2km de large, et, si l'on rencontre des bassins volcaniques +plus vastes (la Caldiera de Palma, les cirques de la Réunion, +le Kilauea des îles Sandwich), ce sont des emplacements de croûtes +effondrées, et non des orifices de cheminées.</p> + +<p>Le cirque lunaire est également beaucoup plus profond (de 3000m à +6000m). Le volume de la cavité est fort supérieur à celui du bourrelet +entier, au lieu que le cratère terrestre n'entame qu'une faible +portion de la montagne qui le porte. Le fond du cirque est ordinairement +plat et s'abaisse bien au-dessous du plateau environnant. Il +n'est pas rare de voir s'élever au centre une montagne ou un groupe +de montagnes absolument isolés. Quelquefois il n'y a pas de bourrelet +du tout, ou du moins pas de pente extérieure, comme dans +Ptolémée. Le rebord, coupé de vallées nombreuses, n'a aucun caractère +d'unité. D'une façon générale, le volcan terrestre est en relief, le +cirque lunaire est en creux (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>A cette différence radicale dans l'aspect externe se joignent, pour +nous conseiller la réserve, la très grande difficulté de distinguer entre +les matériaux superposés, l'impossibilité de prélever des échantillons +et de pratiquer des coupes. Mieux vaut donc oublier momentanément +ce que nous pouvons savoir des volcans, demander à l'observation +directe ou photographique de la Lune, sans idée préconçue, +tout ce qu'elle peut donner. Nous comparerons les cirques entre eux, +en nous attachant de préférence aux plus grands et aux mieux +visibles; nous tâcherons de nous insinuer dans leur intimité. Sur un +nombre aussi grand d'individus (les Cartes en ont enregistré 30000 +et elles ne sont pas complètes), des familles naturelles finiront bien +par se dessiner. Nous devrons rechercher les relations de ces divers +groupes, établir leur ordre de succession. L'application des lois élémentaires +que nous ne pouvons supposer en défaut éliminera plusieurs +des hypothèses qui auraient pu être imaginées tout d'abord. +Si, après ce passage au crible, l'analogie avec les volcans terrestres +demeure indiquée ou seulement possible, nous y aurons recours, +sans vouloir pousser nos déductions trop loin, car les géologues eux-mêmes +ne sont pas tous d'accord sur l'origine de ces manifestations +redoutables.</p> + +<p>Pour exécuter ce programme à la lettre, nous aurions d'abord à +exécuter une reconnaissance générale de toute la surface visible de +la Lune, en nous attachant à la statistique et à la description des +cirques. Mais cette analyse nous conduirait à excéder de beaucoup les +bornes imposées à ce petit Livre. Nous allons essayer d'en condenser +les résultats, renvoyant pour le détail aux Mémoires qui accompagnent +les différents fascicules de l'Atlas publié par l'Observatoire de Paris.</p> + +<br> + +<p><i>Distribution des cirques.</i>--Aucune aire un peu étendue, sur la +Lune, n'est tout à fait exempte de cirques. Ils sont en général plus +nombreux, cela est évident à première vue, sur les continents que sur +les mers. La région la plus pauvre comprend les massifs montagneux +des Alpes, du Caucase, des Apennins et quelques golfes très unis qui +agrandissent le périmètre des mers. La région la plus riche est la +calotte australe, où il y a superposition, mais non enchevêtrement +d'enceintes successives apparues sur le même emplacement. Quand +un cirque est incomplet, ce n'est point par avortement, mais par +destruction totale de la partie manquante. Chaque conflit de deux +formations permet donc d'assigner entre elles un ordre chronologique, +et l'on constate que les cirques les derniers venus sont presque +sans exception les plus petits et les plus profonds. On est donc doublement +fondé à les considérer comme formés aux dépens d'une +croûte progressivement épaissie (<i>fig. 47</i>).</p> + +<p>Sur une Carte d'ensemble, nous pouvons voir que les cirques +tombent moins souvent dans le périmètre des mers et plus souvent +sur leur limite que ne le comporterait une distribution fortuite. Ils +affectionnent les grandes cassures qui servent de limites aux fosses +méditerranéennes. En pareil cas, leur centre ne se place pas exactement +sur la ligne de rupture, mais un peu à l'intérieur du côté concave, +et la même loi régit les petits cirques parasites placés sur le +rebord des grands. Dans les régions des hauts plateaux, où l'écorce +est parcourue par des sillons rectilignes, ces sillons commandent souvent +l'alignement des cirques en limitant l'expansion de tous ceux +qu'ils rencontrent, et dessinent des tangentes communes, soit intérieures, +soit extérieures, au contour de plusieurs cirques (<i>fig. 45</i>). +Il n'est pas rare non plus de voir des grands cirques former des +chaînes alignées sur le méridien. Il suffira de citer les associations +Langrenus, Vendelinus, Petavius; Théophile, Cyrille, Catherine; +Ptolémée, Alphonse, Arzachel; Thebit, Purbach, Regiomontanus, +Walter. Même en l'absence de sillons rectilignes, on voit des séries +de petits orifices soit sur les hauts plateaux, soit sur le fond des +mers, former des chapelets, des alignements serrés et manifestes.</p> + +<br> + +<p><i>Caractères distinctifs des cirques.</i>--Un certain nombre se classent +à part par un relief vigoureux, des arêtes vives, un air général +de jeunesse et d'intégrité. Ces caractères sont surtout communs chez +les petits individus, mais il y en a aussi de fort grands dans le même +cas. Tel est par exemple Théophile, le bassin le plus profond de la +partie centrale de la Lune. Le bourrelet, d'une régularité surprenante, +semble construit au tour. D'un bord à l'autre, on mesure +exactement 100km. La pente est douce vers le dehors et la dénivellation +totale ne s'évalue pas facilement; mais à l'intérieur on peut +mesurer la largeur de l'ombre, et l'on s'assure qu'il y a 5500m de différence +d'altitude entre le rempart et la plaine. Aucune montagne +terrestre ne s'abaisse de si haut dans le même espace, et l'on peut +présumer qu'un spectateur placé sur le massif central aurait sous les +yeux un tableau des plus imposants. Ce massif est considérable, +dominé par plusieurs pics. Ici encore, l'ombre se prête à la mesure +et accuse une altitude de 2000m. Il s'en faut bien, par conséquent, +que le massif central atteigne au niveau du rempart (<i>fig. 31</i>).</p> + +<p>Aristarque, Eudoxe, Aristote, Langrenus, Tycho sont d'autres +représentants du type saillant et vigoureux. Tous possèdent des montagnes +centrales à plusieurs sommets distincts. Le rempart présente +quelques points anguleux et s'abaisse par gradins vers l'intérieur. Il +semble souvent que l'on ait essayé de plusieurs ébauches polygonales +avant de s'arrêter à une forme circulaire qui se superpose aux premières +sans les effacer en totalité. Un autre trait digne d'être retenu +est la présence de digues rectilignes qui limitent en divers sens l'expansion +du cirque et l'encadrent dans un hexagone ou dans un quadrilatère +(<i>fig. 47, 48</i>).</p> + +<p>D'autres grandes enceintes présentent, avec une dépression plus +faible, un intérieur encore plus uni. Tel est Platon, où il faut une +lunette puissante et beaucoup d'attention pour apercevoir quelques +accidents. Il est le <i>Lac noir</i> des premiers sélénographes, et, en effet, +il offre cette particularité de trancher par sa teinte sombre sur les +plaines voisines, et cela d'autant plus que le Soleil y approche plus +du méridien. Un observateur placé au milieu de Platon pourrait s'y +croire perdu dans une plaine illimitée. C'est tout au plus, en effet, si +la courbure du globe lunaire lui laisserait apercevoir les points les +plus élevés de l'enceinte (<i>fig. 40</i>).</p> + +<p>Au type de Platon se rattachent Archimède, Posidonius, Taruntius, +Guttemberg, Pitatus, Gassendi, tous situés dans le voisinage +immédiat de mers, dont les séparent seulement des digues minces ou +dégradées (<i>fig. 50, 51</i>).</p> + +<p>Les spécimens que nous venons d'énumérer sont des formations de +grande étendue, mesurant 50km à 150km de large. Il y en a beaucoup +de moindres, jusqu'aux plus petits diamètres perceptibles, mais il y +en a aussi de plus grands. D'habitude on ne leur donne pas la qualification +de <i>cirques</i>; on leur réserve le nom de <i>mers</i> ou de <i>golfes</i>. +Au fond, cette démarcation n'a pas une grande importance, et son +caractère est plutôt conventionnel. Ainsi la mer des Crises, encadrée +comme Ptolémée dans un hexagone, est aussi bien délimitée et n'est +pas plus exactement aplanie que lui. Elle s'étend à 2000m ou 3000m +en contre-bas des montagnes qui l'entourent (<i>fig. 32</i>).</p> + +<p>La mer du Nectar, bien circulaire encore avec ses 200km de rayon, +est loin d'être aussi profondément encaissée que Théophile, qui se +rencontre tout auprès. Mais portons notre attention sur la région +environnante, et nous verrons que la mer du Nectar est seulement la +partie centrale d'un affaissement bien plus étendu, qui s'est propagé +par zones concentriques, et dont la cassure des monts Altaï dessine +la limite. Ainsi la tendance de notre satellite à détacher par des crevasses +circulaires des fragments de son écorce, qui descendent ensuite +au-dessous du niveau environnant, peut s'exercer sur de très +grandes étendues à la fois, et toute explication mécanique des cirques +doit être tenue pour insuffisante et suspecte, si elle n'est pas capable +de s'adapter à ces cas extrêmes (<i>fig. 33</i>).</p> + +<p>Ce qui donne aux cirques leur individualité, leur physionomie +propre, ce n'est pas l'espace plus ou moins grand qu'ils occupent, +c'est avant tout le caractère saillant du rempart, son dessin circulaire +ou polygonal, la profondeur du bassin, la présence d'une montagne +centrale. Peut-on à ces caractères faire correspondre un ordre de +succession ou une localisation déterminée? Le problème est compliqué, +mais point insoluble. Ainsi, dans certaines régions, l'aspect +vigoureux et net est de règle; ailleurs, ce sont le délabrement et la +vétusté qui dominent. Au voisinage du pôle Sud, nous ne voyons +guère que des trous profonds et réguliers, découpés dans un plateau +d'altitude uniforme. Il se rencontre ici des altitudes de 6000m et +7000m, dépassant même celle de Théophile. Dans la région arctique, +au contraire, ces formes vigoureuses sont exceptionnelles. Ce sont +les fonds des cirques qui paraissent constituer la partie moyenne de +la planète. Au lieu de plateaux interposés, nous n'avons plus que de +minces digues de séparation, plutôt rectilignes que circulaires, et +dans un mauvais état de conservation (<i>fig. 46</i>).</p> + +<p>Après ces généralités, il convient de signaler quelques formes que +l'on a plus rarement occasion d'observer, mais que l'on relèverait +sans doute en plus grand nombre si l'on avait la faculté d'y regarder +de plus près. Ainsi quelques enceintes se montrent partagées en +deux moitiés par un sillon rectiligne, soit en relief, soit en creux. Le +premier cas est réalisé par Alphonse (<i>fig. 43</i>), le second par Petavius. +On y soupçonne une deuxième fissure, dirigée en apparence +suivant le diamètre conjugué de l'ellipse, en réalité orientée perpendiculairement +à la première. Petavius est encore digne de remarque +par l'importance du massif central, la structure du rempart en étages +et son inscription dans un quadrilatère (<i>fig. 41</i>). Ces encadrements +rectilignes, dont on relève avec un peu d'attention beaucoup +d'exemples, sont le plus souvent tangents aux limites des cirques. +Mais quelquefois aussi ils se tiennent à distance. Tycho, par exemple, +occupe le milieu d'un parallélogramme dont tout l'intérieur a subi un +affaissement visible; mais le cirque, d'aspect vigoureux et moderne +comme Théophile, est resté confiné dans la partie centrale, et maintenu +entre deux digues parallèles et plus rapprochées. L'écorce lunaire +a possédé, au moins dans certaines parties, une sorte de charpente +osseuse comparable à la carcasse métallique d'une serre. Les +cases de ce damier gigantesque ont joué les unes par rapport aux +autres, avec une tendance générale à l'affaissement. Le milieu de +chaque case a présenté des conditions particulièrement favorables +pour la formation d'un cirque, et les crêtes de séparation ont souvent +arrêté l'expansion du bassin. On s'explique par là le grand +nombre des sillons tracés suivant des tangentes communes à des +enceintes voisines (<i>fig. 47</i>).</p> + +<p>Ainsi ce ne sont pas des causes extérieures et accidentelles, ce +sont les inégalités de résistance de l'écorce qui ont déterminé à +l'avance les emplacements des grands cirques.</p> + +<br> + +<p><i>Auréoles et traînées.</i>--Un autre phénomène bien remarquable, +mais limité à un nombre relativement petit de cirques lunaires, est +celui des auréoles blanches. Elles apparaissent mieux lorsque le +Soleil, un peu élevé, a dissipé les ombres et rendu possible une juste +appréciation des teintes. Continue dans le voisinage du cirque, l'auréole +ne tarde pas à se diviser en traînées qui s'étendent à plusieurs +centaines de kilomètres dans toutes les directions, avec quelques +lacunes ou irrégularités.</p> + +<p>Les traînées sont un accident superficiel. Elles n'altèrent pas le +relief des régions qu'elles traversent; elles franchissent, sans être le +moins du monde déviées, les montagnes placées sur leur trajet, et ne +manifestent aucune tendance à s'écouler par les vallées qu'elles +croisent. Quand elles s'arrêtent ou s'interrompent, c'est le plus souvent +à la rencontre de bassins déprimés, dont la teinte sombre a +résisté avec succès à l'extension des auréoles.</p> + +<p>Certains foyers ne rayonnent pas dans toutes les directions: ainsi +Proclus laisse ouvert entre deux traînées voisines un secteur sombre +de 120° (<i>fig. 32</i>). D'autres n'émettent qu'un petit nombre de +traînées isolées: tel Messier, qui envoie vers l'Est un double panache, +tellement semblable à une queue de comète qu'un astronome +du dernier siècle voulait absolument y voir une représentation intentionnelle +offerte à notre curiosité par d'ingénieux habitants de la +Lune (<i>fig. 28, 29</i>).</p> + +<p>Un de ces systèmes de traînées mérite une attention particulière. +C'est Tycho, déjà signalé tout à l'heure, qui en est le centre. Son +rayonnement embrasse bien une moitié de la partie visible de la +Lune. Il est si étendu qu'aucune photographie ne peut bien en montrer +tout l'ensemble. Mais les images partielles mettent en évidence +une particularité remarquable: l'auréole ne s'étend pas aux pentes +extérieures du cirque. Elle y est remplacée par une couronne sombre. +Ce cas n'est pas isolé; il y en a d'autres exemples, mais celui de Tycho +est le plus apparent (<i>fig. 42</i>).</p> + +<p>Il est inadmissible que la cause qui produit les traînées, quelle +qu'elle soit, n'entre pas en jeu au voisinage immédiat du centre d'action. +Si donc l'auréole ne commence pas au bord même de l'orifice, +ce n'est pas que la matière constitutive des traînées blanches y ait +manqué, c'est qu'elle a été recouverte par un dépôt plus récent, de +couleur sombre, mais moins susceptible de s'étendre à de grandes distances.</p> + +<br> + +<p><i>Aperçu des principales théories sélénologiques.</i>--Les dissemblances +très accentuées qui existent entre les cratères des volcans +terrestres et les cirques lunaires ont provoqué des tentatives intéressantes, +mais à notre avis infructueuses, pour expliquer l'origine des +cirques sans faire appel aux phénomènes volcaniques.</p> + +<br> + +<p><i>Théorie des tourbillons.</i>--Ainsi, dans une Communication présentée +à l'Académie des Sciences en 1846, un officier français, le capitaine +Rozet, signale d'autres exemples de forme circulaire présentés +par la nature. Ce sont les tourbillons fluviaux et marins, les cyclones +atmosphériques. Dans ce dernier cas aucune limite de grandeur n'est +plus imposée. De plus, les tourbillons peuvent naître partout où se +trouvent en présence des courants de vitesse différente. Ils ont la propriété +de rejeter à leur circonférence les matériaux qu'ils transportent. +Voici donc trouvés les artisans des mers et des grandes +enceintes. Chacune d'elles marque l'emplacement d'un tourbillon +provoqué par les marées et les variations de température sur la Lune +encore liquide. A mesure que la solidification progressait, les tourbillons +accumulaient sur leurs bords les scories dont ils étaient chargés. +Ainsi se sont, avec le temps, édifiés les remparts.</p> + +<br> + +<p><i>Théorie des marées.</i>--Faye est pour le volcanisme un adversaire +non moins déterminé et redoutable. Point de volcans, nous dit-il, +sans d'abondantes émissions de vapeur d'eau et de gaz; or la Lune +n'a ni eau ni gaz, donc les cirques lunaires ne sont point des volcans. +A leur place Faye met en jeu la force des marées provoquées par +l'attraction de la Terre sur le noyau encore fluide de la Lune. Ce flot +périodique a dépensé aujourd'hui toute son énergie à établir l'égalité +entre les durées de rotation et de révolution de notre satellite, mais +auparavant il a pu se montrer capable d'actions mécaniques importantes. +Le fluide intérieur, réduit à se faire jour par d'étroits orifices, +les a lentement usés et arrondis, de manière à donner à chacun d'eux +les dimensions actuelles des cirques. Ce même fluide a exhaussé les +bords de l'entonnoir en venant périodiquement s'y figer. Un retrait +général a précédé la solidification. Du fond plat ainsi constitué, une +dernière éruption a fait jaillir la montagne centrale. On peut citer +comme confirmant en partie les idées de Faye les expériences plus +récentes de MM. H. Ebert et W.-H. Pickering. L'un et l'autre sont +arrivés à produire artificiellement des enceintes circulaires à bourrelet +saillant par des alternatives d'aspiration et de refoulement sur +une masse fluide encroûtée.</p> + +<br> + +<p><i>Théorie de l'ébullition.</i>--D'autres expérimentateurs, notamment +M. Stanislas Meunier, se sont livrés, dans un but scientifique, à +l'opération culinaire connue sous le nom de <i>friture</i>. On prend une +matière pâteuse, plâtre, mortier ou ciment; on y incorpore de l'eau, +un peu de matière grasse ou de glu pour faciliter la prise, et l'on +chauffe le mélange. Un moment vient où des bulles volumineuses +crèvent à la surface. Si les proportions ont été bien choisies un certain +nombre de bulles laissent leur empreinte dans la croûte figée, et +ces empreintes sont des images passablement fidèles des cirques +lunaires. Ou ces expériences sont sans application à notre sujet, ou +leurs auteurs nous demandent d'admettre qu'un grand cirque peut +ainsi se former d'un seul coup, c'est-à-dire qu'une bulle dégagée dans +une masse pâteuse peut mesurer aussi bien 100km que 1cm. La transition +est encore plus malaisée, on en conviendra, que des cratères +terrestres aux cirques lunaires.</p> + +<br> + +<p><i>Théorie glaciaire.</i>--S'il faut renoncer à faire creuser les cirques +par les forces intérieures, on invoquera dans le même but les agents +externes, par exemple la différence de température entre le globe +lunaire et l'espace céleste. C'est ainsi que, pour M. Ericsson (<i>Nature</i>, +vol. XXXIV, année 1886, p. 248), la Lune est dans son ensemble couverte +de glace; mais, sur certains points privilégiés, la chaleur du sol +fond cette glace et vaporise l'eau de fusion. Une partie retombe en +neige sur les bords de l'entonnoir, où elle se condense et s'accumule. +La partie qui retombe à l'intérieur y est liquéfiée et vaporisée de +nouveau, et le cycle se continue jusqu'à la congélation finale de l'ensemble.</p> + +<br> + +<p><i>Théorie météorique.</i>--On sent bien la difficulté d'expliquer +ainsi la montagne centrale, l'altitude irrégulière du bourrelet, la +dépression du fond du cirque par rapport aux plateaux voisins. Aussi +s'est-on demandé si les orifices innombrables dont la surface lunaire +est semée ne seraient pas des empreintes de projectiles venus des +profondeurs de l'espace. Il semble que cette idée ait été émise pour +la première fois par Gruithuisen en 1846. Il est évident qu'elle ne +s'appuie à aucun degré sur les faits d'observation concernant les +bolides et les étoiles filantes. Les projectiles qui nous arrivent des +profondeurs de l'espace sont insignifiants par rapport au volume de la +Terre et ne contribuent dans aucune mesure appréciable au modelé +de sa surface. Il n'est pas moins hasardeux de faire bombarder la Lune +par des projectiles venus de la Terre, car les plus violentes explosions +volcaniques sont bien loin de communiquer aux matériaux émis la +vitesse nécessaire, et rien ne donne lieu de penser qu'elles aient eu +plus d'énergie dans le passé. Il semble même certain que les éruptions +sont d'autant plus calmes que l'on se rapproche davantage d'un état +général de fluidité.</p> + +<p>Ce qui rend séduisante l'hypothèse météorique (ou balistique), +c'est la possibilité de rattacher à une origine analogue les accidents de +toute dimension, cratères, cirques et mers, que relient ensemble une +certaine ressemblance et une apparente continuité. C'est aussi la +faculté que l'on a d'obtenir des formes analogues par des essais de +laboratoire et la tendance bien naturelle des expérimentateurs à considérer +ces analogies comme décisives, malgré l'énorme différence +des échelles. Le difficile, évidemment, n'est pas d'obtenir un trou, +c'est de faire naître un relief saillant de quelque importance si la surface +choquée est résistante, de quelque durée si on la prend fluide ou +semi-fluide. Il ne peut être question non plus d'imprimer aux projectiles +des vitesses comparables à celles des corps célestes. Les expériences +les plus variées et les plus heureuses dans cette direction sont +dues à la persévérance de M. Alsdorf. Elles ont été publiées en +1898<a id="footnotetag14" name="footnotetag14"></a> +<a href="#footnote14"><sup class="sml">14</sup></a>. M. Alsdorf renonce à l'emploi des substances pâteuses +essayées par ses prédécesseurs. Ces substances ne donnent jamais +qu'un type de bourrelet et de montagne centrale, et ne s'adaptent pas +à la variété des accidents lunaires. Il est préférable d'étendre sur une +planche une couche de poudre homogène: c'est le lycopode qui +réussit le mieux. On y projette sous divers angles des balles élastiques +de caoutchouc ou de laine. En se relevant, le projectile exerce sur la +poudre une sorte d'aspiration. Un bourrelet se forme dans la période +de compression, une éminence centrale dans la période de dilatation. +Que l'on emploie un projectile de forme irrégulière, et l'enceinte va +devenir anguleuse. Que l'on superpose deux couches de teinte différente, +et les particules ramenées à la surface ou projetées au dehors +imiteront les traînées divergentes. On dispose pour varier les effets +de trois éléments principaux, vitesse du projectile, angle d'incidence, +rapport de l'épaisseur de la couche poudreuse au diamètre de la +balle.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote14" +name="footnote14"><b>Note 14: </b></a><a href="#footnotetag14"> +(retour) </a> <span class="sc">H. Alsdorf</span>, <i>Experimentelle Darstellungen von Gebilden der Mondoberfläche, +mit besonderer Berücksichtigung des Details.</i> <i>Gaea</i>, 1898, Erstes Heft, s. 35.</blockquote> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/135.png"></p> + +<p>Les photographies données par M. Alsdorf ne feront pas illusion à +un observateur familier avec les cirques lunaires, mais il n'est pas +contestable, cependant, que la ressemblance ne soit réelle. Avant de +conclure de cette ressemblance à l'identité des causes, il est clair que +plusieurs questions préalables sont à résoudre. La probabilité <i>a priori</i> +pour que le mécanisme invoqué ait agi est un élément indispensable +de décision. Un projectile vigoureusement lancé peut communiquer +autour de lui un ébranlement plus ou moins étendu, mais, +s'il laisse une empreinte durable et nettement terminée, cette empreinte +excédera peu les dimensions du projectile. Faut-il admettre +que la Lune ait reçu, dans toutes ses parties, une averse de bolides de +100km de diamètre, bombardement que l'on n'a jamais constaté et dont +les observations géologiques n'indiquent aucune trace? M. Alsdorf +ne recule pas devant cette conséquence. Faudra-t-il croire aussi que, +deux corps célestes venant à se rencontrer, le plus petit rebondira +comme une balle élastique, sans qu'il y ait écrasement ou pénétration? +Ici l'invraisemblance est trop forte. Aussi M. Alsdorf renonce +finalement à interpréter son expérience au profit de la formation des +montagnes centrales. Il admet que la pénétration du projectile est +suivie d'un violent dégagement de chaleur, sous l'influence duquel le +massif intérieur surgit au fond de l'empreinte.</p> +<hr class="short"> +<a name="c12" id="c12"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE XII.</h3> + +<h4>L'INTERVENTION DU VOLCANISME DANS LA FORMATION<br> +DE L'ÉCORCE LUNAIRE.</h4> +<hr class="short"> + +<p><i>Impossibilité d'exclure complètement les forces internes.</i>--Les +tentatives d'explication du relief lunaire dont nous avons indiqué +le principe émettent toutes, au début, la prétention d'exclure les phénomènes +éruptifs. Mais, dès qu'on leur demande de développer leurs +conséquences ou de rendre compte de certains traits spéciaux, on +s'aperçoit bientôt que le volcanisme y est moins maltraité qu'il n'en +a l'air. On le proscrit au début, mais en définitive on revient à lui. +Qu'est-ce, en effet, qu'une éruption, sinon la création d'un relief sous +l'influence d'un excès de pression interne? Or c'est bien à des actions +de ce genre que M. Stanislas Meunier demande l'érection instantanée +d'un cirque lunaire. Ce sont elles que Faye et M. Alsdorf chargent de +construire d'un seul coup les montagnes centrales, c'est-à-dire des +massifs de 1500m à 2000m de haut. C'est exiger des forces éruptives +plus qu'elles ne sont capables de donner d'après notre expérience +terrestre, car les grands édifices volcaniques sont tous le résultat d'accumulations +séculaires. Pas une seule expérience terrestre ne nous +amène à considérer comme possible l'apparition d'une véritable montagne +comme contre-coup d'un choc ou d'une explosion.</p> + +<p>La théorie des tourbillons et la théorie glaciaire sont en réalité les +seules à ne rien emprunter aux volcans. Mais toutes deux présentent +des lacunes capitales en ce qui concerne les montagnes centrales, les +traînées divergentes et les grandes fissures. Et même si l'on s'attache +aux cirques, que l'on se propose plus spécialement d'expliquer, une +analyse plus complète montrera que l'intervention des tourbillons ou +des concrétions de glace est, en définitive, inopérante. Attribuer aux +cyclones les dimensions des mers lunaires, c'est vouloir qu'ils évoluent +au sein d'un fluide presque parfait et dénué de résistance. Dès +lors il devient impossible d'admettre que tous ou même la majorité +d'entre eux aient occupé des emplacements stables. On ne peut plus +leur demander d'édifier des remparts de cirques, de faire surgir en +dépit de la pesanteur des constructions régulières et permanentes de +plusieurs milliers de mètres de hauteur. Cette persistance dans l'action +ne cadre pas avec un tempérament voyageur. Autant que nous pouvons +le savoir, les cyclones détruisent et ne bâtissent pas.</p> + +<p>Le concours de longues périodes de temps n'est pas moins nécessaire +si l'on veut faire constituer de hautes montagnes par des condensations +neigeuses successives. Dès lors la répartition de ces dépôts +n'aurait pu se faire d'une manière aussi irrégulière en dépouillant +certains emplacements, toujours les mêmes, au profit d'une bande +étroite qui les entoure. Les chutes de neige atténuent toujours le +relief existant, par cette simple raison que la neige obéit à l'action de +la pesanteur plus aisément que tout autre élément solide de l'écorce. +Les remparts des cirques, s'ils avaient été formés par cette voie, se +maintiendraient à des altitudes très uniformes, au lieu d'être, comme +il arrive souvent, coupés de vallées et de brèches profondes. L'influence +de la latitude aurait dû se faire sentir dans la distribution des +neiges, et des calottes plus épaisses se seraient formées sur les pôles, +où le relief est, au contraire, très accidenté. Enfin l'existence présente +d'une aussi grande quantité de glace sur la Lune supposerait, +dans le passé, une période où d'abondantes condensations liquides +se seraient produites. Elles auraient entraîné comme conséquences +fatales des phénomènes d'érosion et de sédiment dont les traces +seraient demeurées visibles et, en tout cas, l'obstruction des fissures.</p> + +<p>La structure du rempart des cirques donne un démenti également +net à la théorie des marées. La fusion des bords d'un orifice, l'épanchement +d'un liquide au dehors, sa solidification par nappes nécessairement +très minces, ne peuvent donner lieu qu'à un relief extrêmement +doux, à peine appréciable. L'effort d'un liquide comprimé +peut provoquer la rupture ou la déchirure de la paroi qui l'enferme, +nullement la formation d'orifices espacés et réguliers, moins encore +celle d'un pic de grande altitude. Si MM. Ebert et Pickering ont +réussi à produire ainsi des bourrelets saillants, il est hors de doute +que leur succès est lié à la petite échelle des expériences. Un liquide +sortant en grandes masses ne peut que s'épancher en larges nappes et +non s'accumuler sur certains points privilégiés. Les marées peuvent +avoir leur rôle dans la distribution générale des mers et des cirques, +mais des forces plus énergiques et plus localisées s'accusent, dans +chaque formation particulière, comme prépondérantes.</p> + +<p>C'est encore à la dimension très réduite des objets qu'est lié le +succès partiel de la théorie de l'ébullition. Dans une masse fluide, les +gaz qui viennent se dégager à la surface ne laissent pas d'empreinte. +Des vestiges pourront subsister si la matière est pâteuse et choisie de +telle façon que le point d'ébullition et le point de solidification soient +presque confondus. Mais aucun choix de substances, aucune application +calculée de la chaleur ne peut amener la formation de bulles +dépassant quelques centimètres. Veut-on que les gaz s'échappent +d'une manière intermittente et en masses plus grandes, il faut laisser +se former une croûte solide. Celle-ci cédera sous une pression suffisamment +forte, par fissurement ou explosion, mais les ouvertures +formées ne présenteront plus de ressemblance, même éloignée, avec +les cirques lunaires.</p> + +<p>L'explication météorique ou balistique se défend mieux. Elle +peut en effet invoquer à la fois des faits d'observation et des expériences. +La Terre recueille sur son passage des corps nombreux, +aérolithes ou bolides; il est très probable que la Lune en reçoit aussi; +il est possible qu'elle en ait reçu dans le passé beaucoup plus. D'autre +part, les essais de M. Alsdorf montrent qu'avec un choix judicieux +et intentionnel de matières meubles et de projectiles élastiques, la +plupart des accidents lunaires peuvent être imités.</p> + +<p>Il semble, d'abord, qu'il y ait disproportion inadmissible entre +l'effet constaté et la cause présumée. Les bolides tombés sur la Terre +n'approchent point de la dimension des cirques. Ils atteignent la surface +avec de très grandes vitesses relatives et sous tous les angles, au +lieu que les orifices réguliers de la Lune ne peuvent être imputés +qu'à des chutes normales. On ne voit pas enfin pourquoi la Lune +aurait eu le monopole de ces énormes empreintes, à l'exclusion de +notre globe.</p> + +<p>On peut atténuer beaucoup la force apparente de ces objections, +ainsi que l'a montré M. Gilbert dans une intéressante étude<a id="footnotetag15" name="footnotetag15"></a> +<a href="#footnote15"><sup class="sml">15</sup></a>. Les +projectiles dont la Lune garde la trace ne seraient point de la même +origine que les aérolithes; ils n'auraient pas davantage été lancés +par la Terre encore incandescente. Ce seraient des satellites de +la Terre au même titre que la Lune, circulant avec elle dans une +même orbite et que l'attraction prépondérante de l'un d'eux aurait, +dans le cours des âges, agglomérés en un seul corps. Dès lors, ils +peuvent s'être rejoints avec de médiocres vitesses relatives, et pour +les dernières chutes, les seules dont nous observions les traces, l'attraction +centrale devait avoir pour conséquence une incidence à peu +près normale.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote15" +name="footnote15"><b>Note 15: </b></a><a href="#footnotetag15"> +(retour) </a> <i>The Moon's Face, a story of the origin of its features</i>, by <span class="sc">C.-K. Gilbert</span> +(<i>Bull. phil. Soc. of Washington</i>, vol. XII, p. 241).</blockquote> + +<p>Cette transformation progressive d'un anneau équatorial en un satellite +unique est expressément proposée par Laplace, à titre d'hypothèse, +à la fin de sa <i>Mécanique céleste</i>. Depuis, l'expérience célèbre +de Plateau a montré le passage d'un anneau continu à un certain +nombre de satellites globulaires, jamais, croyons-nous, la réunion +de tous ces globules en un corps unique. Il est remarquable que tous +les efforts des géomètres pour analyser les divers degrés de cette +métamorphose ont échoué, et que divers théoriciens, notamment +MM. Kirkwood et Stockwell, ont été amenés à la considérer comme +très invraisemblable. Il n'a pas été prouvé, cependant, qu'elle fût impossible +et le fait que, pour une distance moyenne donnée du centre +attractif, il n'existe en général qu'un seul satellite ou qu'une seule +planète, constitue en faveur de l'hypothèse de Laplace une présomption +favorable dont l'explication météorique doit bénéficier.</p> + +<p>Mais la difficulté la plus grave est ailleurs. On est obligé pour le +succès des expériences de se placer dans des conditions physiques +qui ne peuvent pas être réalisées, même approximativement, sur la +Lune.</p> + +<p>Ainsi, que la surface choquée soit liquide ou instantanément liquéfiée +par le choc ou simplement pâteuse, on n'obtiendra comme résultat +final qu'un relief nul ou insignifiant. Si le projectile pénètre +dans une croûte résistante, on obtient un trou, mais pas de bourrelet +saillant, point de fond plat ni de montagne centrale. Pour allier ces +deux derniers caractères, il faut recourir à l'artifice de M. Alsdorf, +c'est-à-dire étendre une couche de poudre sur une planche à la fois +élastique et résistante. En supposant, contre toute vraisemblance, +que la nature réalise cette combinaison, on verra sans peine que le +succès n'est possible qu'à petite échelle. Si l'on attribue au projectile +les dimensions des cirques lunaires et la vitesse due à la seule attraction +de la Lune, il ne peut plus être question pour lui de rebondissement; +il y aura fatalement écrasement ou pénétration. Il ne reste +pour ériger le bourrelet et la montagne centrale que le rejaillissement +de gaz consécutif au choc. Mais cette cause, essentiellement +superficielle et de très courte durée, est incapable du travail qu'on +lui demande. Le gaz dispose pour s'échapper du très large orifice +créé par le projectile. Sa détente est instantanée et il ne peut entraîner +de grandes masses solides comme s'il était comprimé par un orifice +étroit.</p> + +<p>Mais, du moment que l'on est obligé de revenir aux forces intérieures +pour expliquer la structure des cirques, on se demande quel +avantage on trouve à faire exciter ces forces par un agent extérieur. +A s'en tenir aux leçons que la Terre nous donne, il est indéniable +que l'énergie expansive de l'intérieur du globe est la seule force qui +réussisse à combattre efficacement le poids de l'écorce et à créer des +reliefs durables. Avant de recourir à des influences problématiques, +à des catastrophes inouïes, n'est-il pas sage de se demander si cette +cause, d'une réalité et d'une puissance incontestables, n'a pas été à +même de produire sur notre satellite d'autres effets encore?</p> + +<p>D'après cela, des géologues comme Poulett Scrope, des astronomes +à la suite de Nasmyth et Carpenter, ont admis que chaque cirque +pouvait être un cratère de volcan formé par explosion. L'origine de +ces explosions, se produisant à la fois sur plusieurs milliers de kilomètres +carrés, ne serait pas l'accumulation souterraine des gaz et des +vapeurs, puisque la Lune est privée d'atmosphère. Ce serait l'expansion +subite que la lave, de même que l'eau, éprouve en se solidifiant. +Dans ce système chaque cirque devient un cratère de volcan, le +rempart est formé par l'accumulation des scories et des cendres retombées +en pluie, l'auréole est un ensemble de fissures qui rayonnent +du centre ébranlé, la montagne centrale est un cône secondaire, +surgi lors d'un réveil tardif de l'énergie éruptive.</p> + +<p>Sous cette forme, la théorie volcanique n'a plus aujourd'hui de +partisans. Il est douteux que les laves se dilatent en se solidifiant; +aucun effet mécanique réellement observé ne se rattache à cette +expansion. Tout au plus pourrait-elle fissurer l'écorce, mais non en +faire sauter une portion étendue, épaisse de plusieurs milliers de +mètres. Ce n'est pas seulement un déplacement qu'il s'agit de produire, +mais une destruction, car le bourrelet est loin, en général, de +représenter le volume de la cavité, et cette disproportion est d'autant +plus forte que l'on considère des cirques plus grands. La structure +du rempart n'accuse point, quand elle est visible, un refoulement +à l'extérieur, mais au contraire un affaissement progressif vers +le centre. Les petits orifices, dont les détails échappent, sont les seuls +pour lesquels l'origine explosive semble pouvoir être admise.</p> + +<p>On s'est flatté de trouver un meilleur point de comparaison en +s'adressant à une classe particulière de volcans. Ce sont les bassins +effondrés, qui n'ont jamais servi, dans leur ensemble, de bouches +d'éruption, mais dont le fond est parfois rempli de lave et se hérisse +de petits volcans secondaires. Ainsi, l'île de la Réunion présente dans +sa partie supérieure trois bassins contigus résultant, d'après M. Vélain, +de l'affaissement d'une même voûte. Le piton Bory, également +situé dans l'île de la Réunion, n'est pas non plus sans ressemblance +avec quelques enceintes lunaires. Il est à noter, toutefois, que le cône +central dépasse les bords de la cassure, ce qui n'arrive point sur la +Lune.</p> + +<p>Il existe enfin, dans les îles Sandwich, sur le flanc d'un énorme +volcan, un bassin d'effondrement, le Kilauea, long de 5km et qui, à +certaines époques, se remplit de lave incandescente. Cette lave y séjourne +parfois assez longtemps pour se solidifier en partie et laisse +ensuite, en se retirant, des gradins adhérents aux parois. D'après le +géologue Dana, qui en a fait une étude approfondie, c'est ce type de +volcan terrestre qui seul doit être rapproché des cirques.</p> + +<p>Cette concession n'a pas désarmé les adversaires du volcanisme. +Les bassins effondrés sont, à leur gré, encore trop petits; ils sont, +d'ailleurs, irréguliers dans leurs contours, ils manquent de remparts +saillants et, sauf l'exception peut-être unique du piton Bory, de +montagnes centrales. Enfin rien, dans leurs abords, ne ressemble au +phénomène des traînées divergentes.</p> + +<p>Plus récemment, le professeur Suess est venu apporter aux idées +de Dana le complément d'observations faites sur les creusets des métallurgistes. +Chaque cirque est pour lui un emplacement ramené à +l'état liquide par un flux de chaleur interne. Les montagnes situées +en bordure sont des scories charriées par les courants et accumulées +sur le rivage. Les variations de niveau se sont accomplies moins sous +l'influence des marées que par le dégagement des gaz dissous et emprisonnés. +Les petits orifices formés en dernier lieu sont des bouches +d'explosion, et l'on ne voit pas quel agent, autre que la vapeur d'eau, +a pu les produire. Comme dans la théorie de Nasmyth, les auréoles +sont des fissures rayonnantes, et le changement de couleur du sol sur +leur trajet est la conséquence d'émanations locales, semblables aux +fumerolles des volcans italiens.</p> + +<p>A notre avis, le système du professeur Suess restitue une place +légitime, mais encore insuffisante, à l'expansion des vapeurs et des +gaz comprimés. Qu'elle soit intervenue sous une forme ou sous une +autre, il n'y a pas de motif raisonnable d'en douter. L'absence actuelle +d'atmosphère peut être le résultat d'une évolution récente, +ainsi que nous l'avons vu au Chapitre IX. La Lune, moitié moins +dense que la Terre, est formée de matériaux légers. Les gaz et les +vapeurs ont dû s'y trouver en grande proportion. Ils ont été, plus +aisément que sur la Terre, enfermés dans l'écorce par cette simple +raison qu'un globe plus petit subit un refroidissement plus rapide.</p> + +<p>Voici donc cette force, qui tend à soulever les couches superficielles, +en conflit avec la pesanteur qui travaille à les maintenir. Des +deux adversaires en présence, lequel va l'emporter? Sur la Terre, +l'issue du combat n'est pas douteuse. Les matières éruptives, impuissantes +à soulever les couches solides, s'insinuent péniblement dans +les fissures. Ce n'est guère qu'au moment d'arriver au jour qu'elles +font sauter, qu'elles pulvérisent parfois le dernier obstacle opposé. +Sur notre satellite, les conditions de la lutte sont bien différentes. +La force expansive des vapeurs reste tout entière, il est même probable +qu'elle est augmentée. La pesanteur, au contraire, est réduite à +la sixième partie de sa valeur. Il y a donc des chances sérieuses pour +que, pendant une certaine période au moins, la force éruptive l'emporte, +et pour que l'écorce lunaire se soulève par intumescences.</p> + +<p>Quelles formes prendront ces ampoules? Ce seront des portions de +sphère, par la raison bien simple que la sphère est, entre toutes les +figures, celle qui comprend sous une surface donnée la plus grande +capacité. Ainsi, en demeurant sphérique, la croûte réalise, au prix +de la moindre extension possible, l'augmentation de volume qui lui +est demandée. Ces calottes sphériques, de plus petit rayon que la +surface lunaire, la couperont suivant des cercles, et nous obtenons +ainsi une raison plausible de la régularité du contour des cirques.</p> + +<p>Quelle étendue chacune de ces intumescences va-t-elle recouvrir? +Celle où se manifeste à la fois un fort accroissement de pression +interne. Nous avons, à cet égard, une indication utile dans l'allure +habituelle des volcans terrestres. Il est commun, en effet, de voir entrer +simultanément en éruption les divers cratères d'une même région, +à des distances de 200km, 300km, 500km et davantage. Récemment +encore, la catastrophe de la Martinique était le signal d'un réveil +d'activité sur les rivages de la mer des Antilles, dans l'Amérique centrale +et jusque dans la République de l'Équateur. Ce sont là des +périmètres où les cirques lunaires peuvent tenir à l'aise.</p> + +<p>Mais l'édifice ainsi construit n'est pas stable. Un jour ou l'autre +des fissures s'y dessinent. Des cônes volcaniques s'élèvent au point +le plus faible, c'est-à-dire vers le sommet de l'intumescence. Le +moment vient où la pression intérieure diminue, et la pesanteur, qui +ne perd jamais ses droits, abaisse le centre du dôme. Cet affaissement, +propagé par zones concentriques, finit par ne laisser debout +que l'assise inférieure de la voûte, celle qui forme aujourd'hui le +rempart. Les gradins intérieurs représentent les bordures affaissées +en dernier lieu, et que leur situation en porte-à-faux vouait à la destruction. +L'examen de ces terrasses montre leurs éboulements successifs +vers le centre, jamais les refoulements centrifuges qu'auraient +opérés des projectiles ou les concrétions qui seraient l'oevre des +marées.</p> + +<p>Le mouvement de descente du centre sera le plus souvent assez +lent pour respecter le relief antérieur et pour laisser au massif volcanique +une certaine prééminence sur ce qui l'entoure. Qu'un épanchement +se produise et les cônes d'éruption en émergeront comme +des îles, sans relation visible avec le rempart.</p> + +<p>L'énergie intérieure est sujette à récidive. Elle pourra se manifester +encore par la formation de nouveaux cirques sur l'emplacement +consolidé du premier, plus tard par des explosions semblables à +celles des volcans terrestres. Ces explosions auront pour siège soit la +montagne centrale, soit des orifices semés sur les crevasses de rupture, +et bien souvent trop petits pour être observés.</p> + +<p>Les auréoles et les traînées divergentes sont des cendres émises +par ces cataclysmes et disséminées par des courants atmosphériques +variables. Ce ne sont point des crevasses ni des éclaboussures, dont la +propagation ne saurait être aussi rectiligne ni aussi indépendante du +relief. L'étendue qu'embrasse un même étoilement n'est pas telle +qu'on ne puisse en retrouver des exemples dans l'histoire des volcans +terrestres. Ainsi, il est avéré que l'éruption du Timboro en 1815, +celle du Coseguina en 1835 ont couvert de débris des espaces plus +vastes que la France ou l'Allemagne. Des éruptions islandaises ont +été suivies de pluies de cendres jusqu'à Stockholm, à 1700km de distance. +Ces dépôts ont seulement trouvé sur la Lune des conditions +plus favorables à leur conservation.</p> + +<p>Voici, à ce sujet, un rapprochement qui ne doit pas être passé sous +silence. Nous avons vu que certains systèmes de traînées, par exemple +celui de Tycho, ne montrent pas leur teinte blanche caractéristique +dans le voisinage immédiat du cirque central. Ils y sont remplacés +par une couronne sombre. Or la même circonstance se présente pour +le manteau de cendres déposé autour de certains cratères terrestres. +Ce manteau disparaît dans le voisinage immédiat du volcan sous une +couche plus sombre de matériaux moins divisés, pierre ponce ou +blocs de lave. Le fait se vérifie par exemple sur les volcans du Guatemala, +dont une Carte est donnée dans le bel Ouvrage du professeur +Suess: <i>La face de la Terre</i>.</p> + +<p>En résumé, les cirques ne sont pas pour nous des cratères de volcans, +mais des régions volcaniques soulevées, puis affaissées. Si l'on se +place à ce point de vue, on sera dispensé, pour expliquer les formations +lunaires, d'imaginer des bolides gigantesques, de faire construire +des montagnes par des bulles de gaz, des cyclones et des marées. +Il suffira d'admettre que, dans l'inévitable conflit entre la pesanteur, +d'une part, et l'expansion des vapeurs, de l'autre, la seconde force a +pris momentanément le dessus. Et cette hypothèse n'est pas inventée +pour le besoin de la cause, elle est suggérée par les données les plus +certaines de la Mécanique céleste et de la Physique.</p> + +<p>Mais, dira-t-on, ces intumescences, données comme le chapitre +préliminaire de la formation d'un cirque, pourquoi ne nous les +montre-t-on pas? Sans doute parce que les dômes ainsi créés manquaient +de stabilité; parce que les conditions qui leur ont permis de +se former ne se rencontrent plus. La croûte épaissie, le dégagement +des gaz plus avancé, ne laissent plus les soulèvements se produire, +pas plus dans le monde lunaire que dans le nôtre.</p> + +<p>Il serait inexact, cependant, de dire que l'on n'aperçoit sur notre +satellite aucune forme convexe régulière. Il y en a deux, entre autres, +dans le voisinage d'Arago, qui sont d'une observation facile (<i>fig. 35</i>). +Ces deux ampoules mesurent à peu près 40km de largeur. Que leur +centre vienne à s'effondrer, et deux nouveaux cirques, de dimension +moyenne, se seront formés sous nos yeux. En attendant, il semble +que l'on doive regarder ces rares témoins d'un âge disparu avec un +peu de cette vénération que les archéologues ressentent en face des +médailles antiques.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c13" id="c13"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE XIII.</h3> + +<h4>LES FORMES POLYGONALES SUR LA LUNE.</h4> +<hr class="short"> + +<p>L'astronome auquel des instruments puissants permettent de détailler +quelque peu l'aspect de notre satellite est d'abord frappé du +caractère étrange de ces paysages, très différents de la presque totalité +des sites terrestres. Revenant à quelques jours d'intervalle sur les +mêmes régions, il constate qu'elles changent profondément d'aspect +suivant que les rayons solaires les frappent sous tel ou tel angle. S'il +prolonge l'expérience pendant plusieurs mois, il se convaincra que +ces changements ne sont qu'apparents et d'un caractère périodique. +La surface de la Lune est solide et stable; elle présente un degré de +fixité au moins égal à celui des régions les plus désertes et les plus +arides de notre globe.</p> + +<p>Cette circonstance favorise évidemment l'élaboration des Cartes; +toutefois l'exactitude de celles-ci est limitée par deux obstacles qui +n'ont pu être, jusqu'à ce jour, que très imparfaitement surmontés.</p> + +<p>Le premier, déjà sensible pour l'astronome qui cherche à embrasser +l'hémisphère visible dans un réseau géodésique, est la rareté des points +de repère géométriquement définis. Ce sera en effet une heureuse +exception si l'on trouve des sommets de triangles définis par une intersection +de lignes. Presque toujours il faudra prendre comme points +d'appui du réseau soit des centres de taches d'aspect et de limites +variables, soit des points culminants accusés comme tels par le jeu +des ombres. On se doute aisément que ces objets, vus à une énorme +distance, comportent un degré de définition bien inférieur à celui des +accidents naturels du sol terrestre, accidents dont les géodésiens ne +se contentent plus, et auxquels la pratique moderne substitue d'une +manière invariable des pyramides ou des cylindres artificiels. Les +sommets en forme de vague ou de pyramides, constituées par la jonction +d'arêtes tranchantes, sont encore relativement fréquents dans les +montagnes terrestres complètement façonnées par l'érosion. Ils +manquent tout à fait sur la Lune, où l'on n'observe que des masses arrondies +et bosselées. Les lignes d'ombre et de contour apparent ne +cessent de s'y déplacer. Aussi le désaccord des positions micrométriques +d'un sommet surpasse-t-il de beaucoup celui que l'on aurait +à redouter, avec la même lunette, sur des positions d'étoiles.</p> + +<p>Une autre difficulté, qui vient aggraver la précédente, tient à ce +que la Lune nous présente toujours la même face. La libration permet +au regard d'atteindre, à la rigueur, les 5/8 de la surface, mais en réalité +toute la zone voisine du bord n'est jamais vue que sous un angle fuyant +et défavorable. L'éclairement et la perspective y varient trop peu +pour que l'on puisse rectifier les apparences et arriver à une notion +correcte des formes. C'est là surtout que feront défaut les points +susceptibles d'être sûrement identifiés d'une image à l'autre.</p> + +<p>C'est donc aux parties centrales du disque qu'il conviendra de +s'attacher pour trouver des objets bien caractérisés, susceptibles d'être +groupés en familles naturelles, pour démêler dans la profusion des +détails les faits proprement scientifiques, ceux qui permettent de +coordonner et de prévoir. La méthode à suivre, dans ce choix, est la +même qui a valu à la Géologie, à la Géographie physique, leurs plus +solides acquisitions. Et ce travail est, dans un certain sens, plus facile +pour la Lune que pour la Terre. En effet, la grande distance de notre +satellite nous débarrasse d'une foule de traits insignifiants et secondaires +où notre attention n'aurait pu que s'égarer. Mais elle laisse +d'autant mieux en évidence un certain nombre d'objets marquants, +d'individualités frappantes qui se reconnaissent sans peine sous des +éclairements variés et que l'on retrouve, à peine modifiés, à un grand +nombre d'exemplaires. Ces objets ne sont pas simplement juxtaposés: +ils entrent en lutte, ils empiètent les uns sur les autres, et beaucoup +n'ont subsisté qu'à l'état de ruines. On entrevoit donc la possibilité +de les faire entrer dans un classement chronologique, de dire quels +caractères actuels sont associés à une antiquité plus grande, d'assigner +dans la formation des individus la part des diverses influences physiques +ou cosmiques, de trouver la raison de leurs différences.</p> + +<p>Un premier essai de cette méthode a conduit les sélénographes à +distinguer deux grandes classes d'objets lunaires, très inégales par le +nombre, à peu près équivalentes par l'étendue totale occupée. Ce sont +les mers, caractérisées par une surface unie et sombre, et les cratères, +dont le trait commun est une bordure circulaire. Les cratères, infiniment +plus nombreux, ont été divisés eux-mêmes en sous-groupes, +entre lesquels on n'a jamais pu tracer de frontières bien nettes. Plus +tard, au contraire, on s'est avisé que la première distinction était +factice, que les grands cirques pouvaient aussi bien être considérés +comme de petites mers, les petites mers comme de très grands cirques, +et que, si plusieurs mers semblent aujourd'hui dénuées de limites précises, +leur état actuel résulte, selon toute apparence, de la jonction +de bassins contigus et de l'effacement des cloisons interposées.</p> + +<p>La sélénographie a paru ainsi se condenser dans cette formule +simple: tout ce qui, sur la Lune, possède une figure bien arrêtée, +est circulaire. Il ne s'y trouve, en dehors des mers et des cratères +réunis, si l'on veut, sous le nom de <i>cirques</i>, que des perversions ou +dérivations de cette forme.</p> + +<p>Un tel énoncé ne peut manquer, par sa netteté même, d'être suspect +aux géographes, habitués à rencontrer sur le globe terrestre des +formes variées, irrégulières, rebelles dans l'immense majorité des +cas à toute définition géométrique. On ne voit pas pourquoi l'unité +de force et de figure aurait régné sur une planète, la diversité sur +l'autre. Et pourtant ce résumé, on doit le reconnaître, est justifié par +la presque totalité des dessins dont notre satellite a fourni le sujet. +A peu près sans exception, les auteurs ont borné leur ambition à +figurer un ou plusieurs cirques et ont traité d'une façon très sommaire +tout ce qui ne s'y rattachait pas directement.</p> + +<p>La question s'est posée sous une autre forme pour les auteurs de +Cartes d'ensemble, Lohrmann, Mädler et Schmidt. Il a bien fallu ici +envisager le problème sous un aspect plus large. Il existe en effet, +sur la Lune, des régions très montagneuses, assez étendues, où il est +impossible de considérer les cirques comme l'élément constitutif du +sol. Ils n'y sont représentés que par de petits exemplaires clairsemés. +Ces régions (par exemple les Alpes, le Caucase, les Apennins) sont +d'ordinaire soigneusement évitées par les dessinateurs libres de choisir +leur cadre, et considérées comme imposant une tâche particulièrement +ingrate et difficile. Beer et Mädler estiment qu'il faudrait +mettre à profit toutes les occasions favorables pendant trois années +pour venir à bout du seul massif des Apennins. Tous se sont résignés, +en fin de compte, à une figuration sommaire, purement conventionnelle, +et qui ne jette aucune lumière sur l'objet qu'elle représente. +C'est que, en effet, sur ces plateaux aux bords déchiquetés, où d'innombrables +excroissances se disputent l'espace, les notions habituelles +sont déroutées, et tout fil conducteur fait défaut. Le procédé +familier aux artistes, et qui consiste à encadrer l'objet dans des lignes +volontairement simplifiées, semble ici une infidélité dangereuse et +une source d'erreurs systématiques.</p> + +<p>Nulle part l'utilité des photographies n'apparaît plus manifeste. +Là où le dessinateur se perdait dans le détail, elles restituent des +ensembles. Elles font rentrer un peu d'ordre dans ce chaos apparent +et y introduisent des divisions naturelles. La comparaison fréquente +d'épreuves relatives à des phases différentes, contrôlée de temps à +autre par l'observation visuelle, fait acquérir à l'égard du sol lunaire +une familiarité à laquelle les anciens observateurs, malgré tout leur +zèle, ne pouvaient atteindre. On est frappé alors de l'importance prise +par certains traits que les cartographes ont entièrement négligés, +faute d'en saisir les véritables relations. On voit les faits antérieurs et, +jusqu'à un certain point, étrangers à l'histoire des cirques, se multiplier, +s'éclaircir et s'enchaîner.</p> + +<p>De ces traits anciens, les premiers en date ont toutes les chances +d'être les moins apparents: d'abord parce qu'ils ont subi à un plus +haut degré l'action des causes destructrices; ensuite parce que l'écorce, +encore faible et malléable, n'a pu s'écarter beaucoup d'une figure +d'équilibre et constituer des différences de niveau importantes. Si +donc nous tentons d'énumérer les mieux reconnaissables de ces objets, +dans l'ordre où ils se présentent à la vue, on devra plutôt renverser +cet ordre pour se rapprocher de la succession historique. Comme +confirmation, l'on devra saisir toutes les occasions de décider, entre +deux objets en conflit, lequel a usurpé la place de l'autre.</p> + +<p>Les caractères qui président au groupement et qui étaient pour les +cirques le diamètre, la profondeur et l'intégrité, seront, dans le cas +d'objets rectilignes, la longueur, la largeur et l'orientation. Cette +dernière particularité est la plus importante, car on ne tardera pas à +reconnaître que les traits d'une même région obéissent à une loi +commune et s'alignent sur un très petit nombre de directions.</p> + +<p>Dans l'énumération qui va suivre, les numéros de renvoi, en chiffres +romains, se rapportent aux feuilles de l'<i>Atlas photographique</i> publié +par l'Observatoire de Paris, et de préférence aux quarante premières, +pour lesquelles a paru une édition réduite, plus aisée à feuilleter, +due aux soins de la Société belge d'Astronomie. Les angles de position +sont, suivant l'usage, comptés en degrés et du Nord vers l'Est.</p> + +<p>A. <i>Grandes cassures.</i>--1. Vallée à l'ouest d'Herschel (III, IX, +XXVI, XXXIII). Large, profonde, très bien conservée et probablement +récente, elle dessine une tangente commune à deux cirques, +dont le plus méridional (Herschel <i>h</i>) a été nettement sectionné. Prolongée +du même côté, cette vallée formerait la limite ouest de Ptolémée +(<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>2. Sillon limitant Albategnius à l'Ouest, Halley à l'Est et dessinant, +par suite, une tangente commune intérieure aux deux contours. Cette +vallée parallèle à la précédente, plus longue mais moins creuse, a été +refoulée et interrompue par le développement de Halley (III).</p> + +<p>3. Deux entailles parallèles, éloignées d'une trentaine de kilomètres, +franchissant la bordure d'Hipparque à l'Ouest et s'effaçant +dans la plaine intérieure (IV, XXVI).</p> + +<p>4. Vallée traversant de part en part un massif montagneux, entre +Pallas et Ukert (X, XXXIII).</p> + +<p>5. Vallée tangente à Godin au Sud-Est (XXII, XXVI).</p> + +<p>6. Vallée tangente à Jules César au Nord-Ouest (XXII, XXXII).</p> + +<p>Tous ces objets ont à fort peu près l'angle de position 40°, qui est +aussi celui des parties orientales dans les fissures coudées d'Ariadæus +et d'Hyginus. Tous ressemblent à la vallée d'Herschel (nº 1), sans +toutefois la dépasser en profondeur et en netteté. Ils côtoient chacun +un ou plusieurs cirques, sans les entamer et sans être refoulés par +eux.</p> + +<p>En nous éloignant un peu du centre de la Lune, nous trouverons +d'autres cassures se rattachant à la même catégorie:</p> + +<p>7. Mur Droit, entre Thebit et Birt. Cassure extrêmement nette, probablement +moderne, divisant en deux parties égales une grande arène +submergée. Angle de position 20° (XIV) (<i>fig. 44</i>).</p> + +<p>8. Rainure parallèle au Mur Droit, tangente aux bords ouest de +Pitatus et de Gauricus. Elle est discontinue et obstruée par plusieurs +éruptions subséquentes. La même orientation se retrouve dans de +nombreux traits de la même région, rejetés, à cause de leur caractère +moins apparent, dans la classe suivante (XIV).</p> + +<p>9. Longue cassure dirigée de Fabricius vers le Nord (XXIV, +XXXI).</p> + +<p>10. Rainure discontinue sur la ligne Janssen A-Piccolomini +(XXIV).</p> + +<p>11. Sillon courant vers le Sud à partir de Fermat (XXV, XXXI).</p> + +<p>Ces trois derniers traits, peu cohérents et médiocrement conservés, +s'accusent surtout par des différences de niveau. Leur angle de +position est voisin de 20°, plutôt au-dessous.</p> + +<p>12. Monts Altaï: cette grande dénivellation, remarquable par sa +longueur et sa continuité, fait partie de l'encadrement de la mer du +Nectar. Elle présente deux fronts rectilignes très étendus, soudés aux +environs de Fermat, avec des angles de position de 20° et de 45° +(XXV, XXXI).</p> + +<p>13. Sillon traversant de part en part le bourrelet de Capella, avec +un angle de position de 45°. Il appartient, comme les monts Altaï, à +l'encadrement de la mer du Nectar (XXXI) (<i>fig. 33</i>).</p> + +<p>14. Vallée de Rheita, la plus colossale que l'on puisse apercevoir +sur la Lune. Elle est dans un mauvais état de conservation, refoulée +et obstruée par le développement ultérieur de plusieurs cirques. Le +parallélisme des bords, l'existence de digues transversales obliques, +accusent une formation par arrachement, avec élargissement progressif. +Angle de position 45° (XII, XXIV, XXXI).</p> + +<p>15. Vallée des Alpes, exemple éclatant et bien connu de la disjonction +d'un plateau montagneux sur une épaisseur de 3000m environ +avec conservation du niveau et du parallélisme des bords. Bien qu'elle +n'entame aucun cirque, son intégrité doit la faire considérer comme +moderne. Son angle de position (130°) est, comme celui de la vallée +de Rheita, répété à bien des reprises dans la région (<i>fig. 37</i>).</p> + +<br> + +<p>B. <i>Digues, crevasses, sillons rectilignes.</i>--Les objets de cette +seconde liste, moins visibles que ceux de la précédente, rentrent +comme eux dans un petit nombre d'orientations distinctes. Refoulés +ou obstrués à peu d'exceptions près, par les cirques qu'ils rencontrent, +ils se rattachent d'une façon plus évidente à un état de choses disparu. +Leur nombre est considérable. Nous signalerons seulement ceux qui +se distinguent par la longueur et le caractère strictement rectiligne +de leur trajet.</p> + +<p>1. Sillons orientés respectivement sur les centres de Ptolémée et de +Albategnius A, et s'étendant à l'extérieur vers le Sud. (III) (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>2. Nombreuses stries du plateau situé entre Herschel, Davy et +Moesting. Plusieurs entament d'une façon très visible les remparts +d'Alphonse et de Ptolémée (III, IX, XXXIII).</p> + +<p>3. Crête des monts Hæmus, entre Taquet et Sulpicius Gallus +(XXXII).</p> + +<p>4. Sillon parallèle aux monts Altaï, traversant la plaine à égale +distance des monts Altaï et de Polybe (XXV).</p> + +<p>Tous ces traits (nos 1 à 4) sont parallèles à la vallée d'Herschel et, +par suite, aux premiers objets de la liste précédente.</p> + +<p>5. Parties centrales des fissures d'Ariadæus et d'Hyginus: angle de +position 75° (IV, X, XXII). Ce sont deux exemples remarquables +d'indépendance totale entre le tracé d'une fissure et le relief actuel +du sol.</p> + +<p>6. Crevasses situées entre Archimède et Conon, perpendiculaires +à la direction générale des Apennins et coudées suivant les mêmes +orientations que la fissure d'Hyginus (X).</p> + +<p>7. Double fissure près de Sabine, côtoyant la base du rempart +montagneux. Elle est très nette et paraît due à la reviviscence tardive +d'une ancienne tendance à l'arrachement. Angle de position 80° +(XXII).</p> + +<p>8. Double fissure encadrant Hésiode et formée comme la précédente +de deux traits parallèles. L'un de ces traits se prolonge à une +grande distance vers l'Est à travers des massifs montagneux, sans +cesser d'être visible à la traversée des plaines. Angle de position 120° +(XIV, XIX).</p> + +<p>9. Vallée située en plaine entre Kies et Kies <i>d</i>. Faiblement déprimée, +elle est parallèle à la fissure d'Hésiode, à de nombreuses +digues de la région de Tycho, aux portions nord-est des remparts de +Ptolémée, d'Alphonse, d'Albategnius (XIV).</p> + +<p>10. Digues rectilignes s'appuyant sur la partie est du rempart de +Capuanus et constituant les restes d'un massif plus ancien que le +cirque. Angle de position 40° (VIII).</p> + +<p>11. Stries nombreuses sur le plateau entre Vitello et Hainzel. +Angle de position 30° (VIII).</p> + +<p>12. Quatre sillons parallèles à la vallée de Rheita, deux au Nord et +deux au Sud, très étendus aussi, mais beaucoup moins bien conservés. +Angle de position 45° (XII).</p> + +<p>13. Grande vallée irrégulière, parallèle aussi à celle de Rheita, +presque aussi large, mais fortement dégradée et discontinue. Elle est +visible de part et d'autre de Snellius et s'interrompt sur l'emplacement +de ce cirque (XII).</p> + +<p>14. Région striée ou cannelée, entre Pons, Zagut, Gemma Frisius +et Pontanus. Deux systèmes bien reconnaissables, formant un angle +de 70°, y sont associés (XX).</p> + +<p>15. Ride saillante réunissant Santbech et Colombo (XXXVIII).</p> + +<p>16. Très longue digue en relief de part et d'autre de Borda; elle +forme, avec le trait précédent, avec la crevasse médiane de Petavius, +avec la chaîne de cirques Rheita <i>e</i>, un système conjugué de la vallée +de Rheita. Angle de position 130° (XII).</p> + +<p>17. Sillon visible sur le méridien de Descartes, du côté sud, et +signalé surtout par des places blanchies (XXVI).</p> + +<p>18. Terrasses de Lemonnier et de Pline, sous-tendant des arcs dans +le périmètre de la mer de la Sérénité. Elles paraissent être les restes +d'une enceinte polygonale dont la mer aura, dans son mouvement +d'expansion, franchi les limites (XXVII).</p> + +<p>19. Terrasse allant de Théophile à Beaumont, détachant un segment +en forme d'arc dans la mer du Nectar et de tout point analogue +aux précédentes (XXVII, XXXII).</p> + +<p>20. <i>Straight Range.</i>--Digue isolée, perpendiculaire au méridien, +reste d'une ancienne frontière de la mer des Pluies (XI, LIII).</p> + +<p>21. Sillons nombreux sur le plateau qui s'étend entre Bianchini et +La Condamine. Angle de position 160°. L'accroissement de l'angle +de position est sensible quand on se déplace de l'Ouest à l'Est dans +la bordure de la mer des Pluies (XI).</p> + +<p>22. Double série d'arêtes rectilignes formant l'ossature de l'écorce +dans le voisinage du pôle Nord. Le plus apparent des deux systèmes +est peu incliné sur le méridien (XXXVII, LII, LIII).</p> + +<br> + +<p>C. <i>Alignements d'orifices.</i>--Il est connu depuis longtemps que +la distribution des grandes enceintes à la surface de la Lune n'est pas +arbitraire, qu'elle ne manifeste pas de condensation vers un plan +comme la Voie lactée, ni d'accumulation autour de quelques centres, +comme l'ensemble des nébuleuses. La disposition des grands cirques, +toutes les fois qu'elle affecte une apparence systématique, est linéaire. +Beaucoup d'entre eux se disposent en séries à peu près continues et dont +l'unité d'origine est aussi certaine que celles des grandes arêtes du +relief terrestre. Les individus d'un même groupe accusent une analogie +de dimensions et de structure poussée parfois à un tel degré que de +simples associations par paires ne semblent pas pouvoir être fortuites, +d'autant moins que l'orientation de la ligne des centres se retrouve +presque toujours dans des sillons rectilignes de la même région.</p> + +<p>La liaison est moins aisée à mettre en évidence pour les petits orifices, +en raison même de leur grand nombre. Dans les parages où ils +fourmillent, on peut les associer en chaînes de diverses manières, +dont aucune ne s'impose à l'exclusion des autres. Mais certaines mers +où les orifices n'apparaissent qu'en petit nombre présentent des alignements +d'une extrême netteté et qui doivent, à ce titre, fixer l'attention.</p> + +<p>Il suffira, entre beaucoup d'exemples, de citer les suivants:</p> + +<p>1. <i>Walter</i>, <i>Regiomontanus</i>, <i>Purbach</i> (I).--Série de grands +cirques contigus, polygonaux, dégradés, offrant chacun de fortes différences +de niveau. L'angle de position de la ligne des centres est 35°, +ce qui rattache ce groupe à la vallée d'Herschel et, plus généralement, +aux objets désignés en premier lieu dans les deux listes précédentes.</p> + +<p>2. <i>Aliacensis</i>, <i>Werner</i>, <i>Blanchinus</i>, <i>Lacaille</i>.--Série parallèle +et juxtaposée à la précédente, montrant dans ses deux derniers termes +des formes plus régulièrement circulaires et mieux conservées (II).</p> + +<p>3. <i>Blancanus</i>, <i>Scheiner</i>, <i>Röst</i>, <i>Schiller</i>.--L'angle de position de +cette chaîne est 50°. Des digues latérales ont entravé le développement +normal de tous ces cirques, surtout du dernier dont l'allongement +est exceptionnel (XVIII).</p> + +<p>4. <i>Wilson</i>, <i>Kircher</i>, <i>Bettinus</i>, <i>Zuchius</i> (XXX).--Également +encaissés entre deux digues parallèles. Angle de position 45°.</p> + +<p>5. Manifestations éruptives variées sur une tangente commune +intérieure aux contours d'Almanon el d'Albufeda. Angle de position +50° (XX, XXV, XXVI) (<i>fig. 45</i>).</p> + +<p>6. <i>Arzachel</i>, <i>Alphonse</i>, <i>Ptolémée</i>, <i>Herschel</i>.--Ligne des centres +sensiblement parallèle au méridien. Comme il arrive dans la plupart +des séries de l'hémisphère Sud, le cirque le plus austral est en même +temps le plus régulier et le plus profond (III, IX) (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>7. <i>Theon junior</i>, <i>Theon senior</i>, <i>de Morgan</i>, <i>Cayley</i>, <i>Jules César</i> +(XXII).--Série suivant le méridien, discontinue, mais complétée +par plusieurs orifices anonymes. Elle embrasse un espace plus grand +que les précédentes, avec la même progression.</p> + +<p>8. <i>Furnerius</i>, <i>Petavius</i>, <i>Vendelinus</i>, <i>Langrenus</i>.--Ensemble de +cirques énormes et de puissant relief, sur un même méridien (XXI).</p> + +<p>9. Cinq petits orifices disposés sur un méridien, dans la partie +nord-est de la mer de la Sérénité (V, XXIII).</p> + +<p>10. Ligne blanchie, discontinue, allant de Licetus à Aliacensis, +en contournant Stöfler à l'Est (XXXVII).</p> + +<p>11. Autre ligne blanchie, discontinue, allant de Bacon à Pons, en +contournant Büsching à l'Ouest. Cette ligne, comme les cinq précédentes, +s'écarte peu d'un méridien. Elle est remarquable par son +extraordinaire longueur. Il semble que la formation du cirque Büsching +a refoulé quelque peu l'alignement éruptif sans lui faire perdre +son caractère (XXXVII).</p> + +<p>12. Nombreux orifices le long d'une tangente commune aux bords +orientaux de Lexell et de Regiomontanus (XIV).</p> + +<p>13. Alignement sur une tangente commune aux limites orientales +de Hell et de Pitatus. Ce trait et le précédent sont voisins et parallèles. +Angle de position 140° (XIV).</p> + +<p>14. <i>Rheita e.</i>--Fosse allongée formée par jonction d'orifices +(XXXI). L'angle de position (150°) s'est déjà rencontré souvent dans +les cassures de la même région. Il y est aussi représenté par plusieurs +couples de grands cirques voisins et semblables, comme Snellius et +Stevinus, Metius et Fabricius.</p> + +<br> + +<p>D. <i>Enceintes quadrangulaires sans rupture, à rebord saillant.</i>--Une +collection d'objets particulièrement intéressants au point +de vue qui nous occupe se rencontre dans le voisinage du pôle Nord. +Les cirques y sont assez rares et sont remplacés par des plaines que +divisent et encadrent de minces cordons saillants. Toutes ces plaines +paraissent être au même niveau et constituer la surface moyenne de +la planète. Ce sont les cordons qui semblent surajoutés, de manière +à diviser, suivant un plan géométrique, cette étendue uniforme. Cette +structure est aujourd'hui limitée à la région arctique. On trouve +cependant, sur la rive sud de la mer du Froid ou dans le quadrant +sud-ouest quelques objets qui semblent, comme Egede (V), des survivants +ou des précurseurs du même type.</p> + +<p>Les murs de séparation sont assez endommagés, souvent doubles +et coupés de brèches. Mais deux directions y dominent toujours, en +sorte que les plaines encadrées se rapprochent plus du losange que +du cercle. Les déformations considérables amenées dans cette région +par la perspective font qu'il est malaisé de préciser les déviations par +rapport au losange ou d'évaluer les angles de position. Nous citerons +comme particulièrement bien dessinés les objets suivants:</p> + +<p>1. J. Herschel (XI, LIII).--2. Goldschmidt (XXIII).--3. Gärtner +(XXVIII, XXXV).--4. Kane (XXXV).--5. Arnold (XXXV).--6. +Peters (XXXV).--7. Méton (XXXV, LII).--8. Euctemon +(XXXV).--9. W.-C. Bond (XIII, XXIII).</p> + +<p>Le dernier exemple est instructif en ce qu'il nous conduit à envisager +les enceintes quadrangulaires comme des formes préliminaires +de cirques, frappées d'arrêt dans leur développement. Les orientations +de W.-C. Bond concordent avec celles d'Egede, avec les directions +qui dominent dans les Alpes, y compris la grande vallée, avec +les sillons qui constituent des cadres autour d'Eudoxe et de Platon. +En comparant W.-C. Bond et Eudoxe (V, XIII, XXV), on se convaincra +bientôt que l'enceinte quadrangulaire qui constitue le premier +est l'analogue du cadre d'Eudoxe et non du cirque lui-même, en +sorte que nous avons dans la région arctique de nombreux emplacements +préparés pour des cirques futurs, mais pour la plupart demeurés +vides. Là où le cirque s'est développé, il est quelquefois demeuré +en deçà des limites qui lui étaient tracées. Mais, le plus souvent, il +les a remplies et dépassées, au point d'effacer et de rendre méconnaissable +le losange primitif.</p> + +<p>A notre avis, l'absence de liaison apparente entre les cordons saillants +et les plaines qu'ils entourent n'autorise pas à regarder les cordons +comme étant d'importation étrangère. Il est beaucoup plus +probable que chacun d'eux est le produit du sol qui le porte et qu'il +s'est trouvé mis en relief par suite de l'affaissement du centre de la +case. C'est à la submersion des parties centrales affaissées qu'est dû +l'isolement des cordons par rapport aux plaines adjacentes, de même +que celui des montagnes intérieures par rapport aux bourrelets des +cirques.</p> + +<br> + +<p>E. <i>Tangentes aux remparts.</i>--Nous avons groupé ici quelques +objets qui auraient pu figurer dans nos trois premières listes à cause +de la situation spéciale qu'ils occupent par rapport aux cirques. Des +traits rectilignes tangents aux remparts actuels s'accusent soit comme +arêtes en relief, soit comme rainures, soit comme traînées blanches +avec des recrudescences locales. Ces mêmes traits se distribuent, dans +chaque région, entre des orientations peu nombreuses, et cette condition, +incompatible en apparence avec la situation de tangente commune +à plusieurs enceintes, lui est au contraire souvent associée. Il +est commun de voir le contact s'effectuer non par un seul point, mais +sur une étendue plus ou moins grande. En pareil cas, c'est le cercle +qui est déformé et non le trait rectiligne. La déformation est soustractive, +c'est-à-dire que le contour circulaire, sans montrer de tendance +à rejoindre les traits dont il s'approche, est entamé par ceux qu'il +rencontre et entravé dans son développement normal. Les cirques +alignés admettent volontiers des tangentes communes orientées comme +la ligne qui joint leurs centres.</p> + +<p>On pourra se reporter, pour avoir la confirmation de ces remarques, +aux objets suivants énumérés à peu près dans l'ordre où croissent +leurs angles de position:</p> + +<p>1. Sillon touchant les bords occidentaux de Purbach, Regiomontanus, +Walter (I).</p> + +<p>2. Traits limitant Alphonse respectivement à l'Est et à l'Ouest. +Ces deux traits sont parallèles au précédent et à la veine médiane du +cirque (III, XXIII) (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>3. Digue saillante formant tangente commune intérieure à Heinsius +et à Wurzelbauer (XIV, XIX).</p> + +<p>4. Sillon formant tangente commune intérieure à Clavius et à +Maginus (XVII). Ce trait s'écarte peu, comme les trois précédents, +de l'angle de position 35°.</p> + +<p>5. Tangente commune aux remparts est de Maginus, Street et +Tycho (VII) (<i>fig. 47</i>).</p> + +<p>6. Sillon profond sur le trajet d'une tangente commune intérieure +aux remparts d'Albategnius et de Halley (III, XXVI).</p> + +<p>7. Longue coupure isolant le rempart d'Archimède du massif montagneux +situé plus au Sud (XXXIV).</p> + +<p>8. Sillon dessinant une tangente commune intérieure à Aristillus +et Autolycus (V, X, XXXIV).</p> + +<p>9. Vague saillante, à crête blanchie, suivant une tangente commune +intérieure à Kane et à Démocrite et se prolongeant au delà de +celui-ci (XXVIII).</p> + +<p>Pour les objets énumérés de 5 à 9, l'angle de position se tient aux +environs de 40°.</p> + +<p>10. Sillon limitant à la fois les remparts ouest de Clavius et de +Longomontanus (VII) (<i>fig. 47</i>).</p> + +<p>11. Digue tangente au rempart est de Capuanus (VIII).</p> + +<p>12. Bord de plateau tangent au rempart ouest de Campanus (VIII).</p> + +<p>13. Digue touchant les bords méridionaux de Tycho et de Heinsius. +Elle se prolonge au delà de Heinsius, dont elle a entravé l'expansion +normale (XVIII).</p> + +<p>14. Ligne tangente à Albategnius et à Ptolémée, du côté nord, et à +Herschel du côté sud (III, XXVI). Elle est signalée par un chapelet +d'orifices. L'angle de position, qui se tenait, pour les quatre objets +précédents, entre 45° et 50°, passe ici à 70° (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>15. Grande cassure limitant Delambre au Nord-Ouest (XXII).</p> + +<p>16. Sillon formant tangente commune au Nord aux remparts de +Delambre et d'Hypatie.</p> + +<p>Ces deux derniers traits, voisins de la fissure déjà citée de Sabine, +ont comme elle pour angle de position 70°.</p> + +<p>17. Arête blanchie formant tangente commune aux côtés nord de +Démocrite, Thalès, Strabon. Cette arête a contrarié le développement +normal de Démocrite. Angle de position 90°.</p> + +<p>18. Digues encadrant, au Nord et au Sud, le bourrelet de Tycho. +Angle de position 130° (VII).</p> + +<p>19. Crête formant tangente commune à Hipparque, Albategnius, +Ptolémée. Angle de position 130° (IV, XXIII) (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>20. Sillon tangent au bord ouest de Barocius et entamant Clairaut. +Angle de position 140° (XVII).</p> + +<p>21. Sillon tangent au bord ouest de Maurolycus et entamant Barocius. +Angle de position 140° (XVII).</p> + +<p>22. Chaîne formant tangente commune intérieure à Borda et à +Cook (XXI).</p> + +<p>23. Chaîne dessinant une tangente commune intérieure à Santbech +et à Colombo (XXI, XXVII).</p> + +<p>24. Prolongement du bord oriental de Stevinus (XII). L'angle de +position de ce trait, comme des deux précédents, est de 160°.</p> + +<p>25. Digue touchant les limites ouest de Vendelinus C et de Langrenus +et dépassant, au Nord comme au Sud, les limites indiquées +(XXI, XXXVIII).</p> + +<p>26. Deux digues parallèles encadrant Messala et se prolongeant +au Nord (XXIX).</p> + +<p>27. Chaîne tangente au bord ouest de Gassendi (XXX) (<i>fig. 50</i>).</p> + +<p>28. Tangente commune aux remparts ouest d'Arzachel et d'Alphonse +(III, IX). Ce trait, comme les trois précédents, suit le méridien +(<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>29. Chaîne prolongeant le bord oriental de Furnerius (XII). Angle +de position 10°.</p> + +<p>30. Chaîne prolongeant le bord oriental de Véga (XII). Angle de +position 10°.</p> + +<p>Un catalogue plus complet ferait ressortir, dans la série des angles +de position, des lacunes bien marquées, dont la plus étendue paraît +tomber entre 90° et 130°.</p> + +<br> + +<p>F. <i>Cirques anguleux.</i>--La présence de digues ou de sillons +tangents aux remparts des cirques amène dans le contour de ceux-ci +des déformations systématiques, visibles surtout au voisinage du terminateur. +Ces déformations affectent peu les cirques petits et modernes, +beaucoup plus les enceintes vastes, hétérogènes et jouant un +rôle passif en cas de conflit.</p> + +<p>Dans une région où un seul système de traits parallèles prédomine +nettement, les bourrelets circulaires sont simplement tronqués par +suppression d'un segment et s'arrêtent à la rencontre des traits, +presque toujours constitués par des digues saillantes. Nous mentionnerons, +comme exemples de cette structure, Heinsius (VII), Lacaille +et Faye (XX), la plupart des cirques de l'entourage de Tycho (XVIII) +(<i>fig. 47</i>), de nombreux orifices entre Licetus et Maginus (XVII). +Les digues limites, dans ce dernier cas, sont parallèles à la ligne des +centres de Licetus et de Clavius.</p> + +<p>Lorsque deux systèmes associés prennent une importance à peu +près égale, on observe des formes de passage du cercle au parallélogramme +et, parmi les parallélogrammes, le losange domine, comme +si les bandes intéressées par une intumescence devaient offrir, dans +les deux systèmes, des largeurs égales.</p> + +<p>Quand deux cirques voisins sont limités à un même trait, il y a +souvent égalité approximative dans les dimensions, dans les distances +des centres à la limite commune, et par suite aussi, dans les angles. +Mais il n'est pas rare que la similitude soit réalisée avec des dimensions +très différentes.</p> + +<p>On pourra noter, comme losanges bien formés, Egede (V), Gruemberger +(XVIII); comme distinctement quadrangulaires: la grande +enceinte comprenant Hell et Lexell (I), Pontanus (II, XXV), Cléomède +(XXIX); comme pentagonale, l'enceinte située à l'est de Burg +et formant la partie la plus déprimée du lac de la Mort (XXVIII); +comme hexagonaux: Ptolémée, Alphonse (III, XXIII), Albategnius +(III, IV, XXIII), Rhætius (IV), Janssen (XXIV) (<i>fig. 39</i>), la mer +des Crises (XXI, XXVII, XLI) (<i>fig. 32</i>); comme exemples de similitude: +Aristote, Egede (V, XIII), Cyrille, Tacite (XXV, XXXI), +Ptolémée, Réaumur, Alphonse (XXXIII), Eudoxe, Theætetus (XIII), +le groupe Walter, Aliacensis, Regiomontanus, Purbach, Nonius, +Blanchinus (I, II, XXV). Il y a, dans ces six derniers cirques, accord +général pour l'orientation des côtés rectilignes.</p> + +<p>On trouve enfin des cirques irrégulièrement anguleux, où se reconnaît +la réalisation successive de deux plans différents. La nouvelle +enceinte, orientée autrement que l'ancienne, s'est à peu près superposée +à celle-ci, dont une partie notable a été respectée. De ce nombre +sont Gauricus, Tycho, Maginus (VII), Clavius (VII, XVIII) (<i>fig. 47</i>), +Campanus (VIII), Calippus (XIII), plusieurs formations anonymes +entre Godin et Hind (IV), des bourrelets de faible relief englobés +dans Atlas, Hercule, Endymion, Posidonius, Aristote, Eudoxe +(XXXV), Gassendi (XL) (<i>fig. 50, 51</i>).</p> + +<br> + +<p>G. <i>Cirques encadrés.</i>--Les digues et sillons rectilignes d'une +même région peuvent être associés de diverses manières pour former +des polygones convexes. Certaines de ces associations semblent particulièrement +voulues et soulignées par la nature. Ce cas se présente +quand le polygone circonscrit à peu de distance un effondrement +nettement limité. L'excavation s'étend par une série de ruptures dont +les gradins intérieurs des cirques sont les témoins.</p> + +<p>Quand les sillons qui entourent un cirque se rattachent à deux systèmes +équidistants et forment par suite des losanges, le contour du +cirque arrive à toucher en même temps les quatre côtés du losange. +Mais, quand l'équidistance n'a plus lieu, l'inscription d'un cercle dans +le quadrilatère cesse d'être possible. La cassure s'arrête aux premiers +côtés qu'elle rencontre, tend à se développer vers les autres, et la +régularité du contour est altérée.</p> + +<p>Enfin la rencontre du dernier côté n'impose pas nécessairement un +arrêt au développement du cirque. Celui-ci peut s'étendre encore et +excéder son cadre. Il est instructif de remarquer, en pareil cas, que le +sillon dépassé peut demeurer visible à l'intérieur du cirque aussi bien +qu'au dehors, au delà des intersections avec les sillons conjugués. +Cette circonstance montre que l'expansion du cirque s'est accomplie +avec une certaine lenteur, sans entraîner la destruction complète du +relief préexistant. Il n'est donc pas admissible que l'excavation, dans +ses limites actuelles, corresponde à une empreinte de projectile ou à +une portion d'écorce ramenée à l'état de fusion.</p> + +<p>Il arrive assez souvent que, dans son état d'extension actuelle, le +cirque n'atteint aucune des limites du cadre, mais la relation des deux +formes est manifestée par la coïncidence approchée de leurs centres. +Le périmètre du cirque est toujours défini par l'affaissement de l'intérieur, +celui du cadre l'est le plus souvent par un léger excès d'altitude +relativement aux plateaux voisins. Presque toujours le cirque a +des limites mieux arrêtées que le socle qui le porte, et celui-ci a plus +ou moins perdu sa forme quadrangulaire par suite de l'usure et de la +démolition des angles. Cet état de ruine peut aller jusqu'à ne laisser +en relief que le bourrelet circulaire. Mais, chaque fois que les frontières +du socle sont restées visibles, elles coïncident en direction avec +des parties rectilignes du contour des mers ou des cirques voisins. +Le socle apparaît ainsi comme le précurseur du cirque et comme +subordonné plus étroitement que lui à la structure générale de la +région.</p> + +<p>On peut prendre comme exemples de bassins ayant respecté leurs +cadres les objets suivants:</p> + +<p>Aliacensis, Werner (II), W.-C. Bond (XXIII), Riccius (XXV), +Eudoxe (V, XIII, XXXV), Petavius (XII, XXI, XXXVIII) (<i>fig. 41</i>).</p> + +<p>D'autres appellent des remarques particulières. Ainsi, pour Albategnius +(III, IV) et Arzachel (III), les côtés des cadres sont parallèles. +Sacro Bosco, Pons et Fermat (XXV) sont englobés dans une même +enceinte quadrangulaire dont un côté forme la ligne de faîte des +monts Altaï. Pour Tycho (VII), le cadre embrasse un espace beaucoup +plus étendu que le bourrelet et limité par des digues saillantes. +Tout l'espace intermédiaire a éprouvé un affaissement relatif. Maginus +(XVII) est confiné dans un angle du cadre, dont les côtés les +plus apparents sont parallèles à la ligne Licetus-Clavius. Il le remplit +au Sud et à l'Est, mais laisse un espace libre au Nord et à l'Ouest. +Les mers du Nectar (XXVII) (<i>fig. 33</i>) et de la Fécondité (XXXVIII) +sont comprises dans de vastes losanges. La bordure montagneuse de +la mer des Crises (XXI, XXVIII, XXIX) (<i>fig. 32</i>) est sectionnée par +des sillons rectilignes, parallèles aux limites de la plaine. Aristarque +(<i>fig. 48</i>) s'appuie à l'Est sur un grand parallélogramme, distingué de +la mer par une teinte plus sombre.</p> + +<p>Voici maintenant quelques exemples de cirques qui ont dépassé +un ou plusieurs côtés de leurs cadres primitifs sans les faire entièrement +disparaître:</p> + +<p>1. Clavius (VII). On distingue très bien des digues parallèles, mais +discordantes, qui ont successivement servi de limites (<i>fig. 47</i>).</p> + +<p>2. Pitatus et Wurzelbauer (XIV, XIX).</p> + +<p>3. Scheiner (XVIII). Le cirque est inscrit dans un losange qu'il +ne remplit pas du côté de l'Est. Il est, au contraire, traversé, dans sa +partie ouest, par un sillon qui complète l'encadrement.</p> + +<p>4. Delaunay (XX) est compris dans un losange qui a fortement +entravé son développement régulier, tout en déformant aussi les +enceintes voisines de Lacaille et de Faye.</p> + +<p>5. Platon (XXXIV). Le cirque s'est développé avec une régularité +parfaite, tout en excédant son cadre au Nord et à l'Ouest (<i>fig. 40</i>).</p> + +<p>Enfin, la survivance d'un socle quadrangulaire légèrement saillant +se vérifie autour de Copernic (IX) (<i>fig. 38</i>), Taruntius (XXI), +Apianus (XXV), Delambre (XXVI, XXXII), Alfraganus (XXVI), +Théophile (XXVII) (<i>fig. 31</i>), Pline (XXXII).</p> + +<br> + +<p>H. <i>Massifs partagés en cases.</i>--Une portion d'écorce lunaire, +distinguée de la région environnante par une altitude un peu supérieure +et limitée par des lignes de relief parallèles, n'est pas toujours +le lieu d'élection d'un cirque développé autour du même centre. +Il peut se faire que la case ainsi définie renferme deux ou plusieurs +cirques d'importance à peu près égale ou qu'il ne s'y montre aucun +cirque réellement notable. Les massifs montagneux les mieux dessinés +de la Lune, qui sont des régions pauvres en cirques, sont ainsi +divisés en compartiments et, pour chacun de ces compartiments, le +centre présente, relativement aux bords, une dépression faible, sans +limites précises.</p> + +<p>Nous citerons comme témoins de cette structure, presque toujours +mal conservée et remontant, par suite, à une période ancienne, les +objets suivants:</p> + +<p>1. Bloc formant à Théophile et à Cyrille un socle quadrangulaire +commun (XXXII).</p> + +<p>2. Massif quadrangulaire comprenant Alfraganus et Taylor +(XXXII).</p> + +<p>3. Plateau renfermant Agrippa, Godin, Rhæticus (IV).</p> + +<p>4. Groupe terminal des Apennins vers le Nord (V, X, XXII) +(<i>fig. 36</i>).</p> + +<p>5. Massif étendu terminant les Apennins vers le Sud (XXXIV).</p> + +<p>6. Bloc central des Apennins, à peu près rectangulaire, montrant +bien la supériorité d'altitude des bords par rapport au centre (XXIII, +XXXIV) (<i>fig. 36</i>).</p> + +<p>7. Massif principal des Alpes, entre Cassini et la grande vallée +(V, XIII, XXIII) (<i>fig. 37</i>).</p> + +<p>8. Bloc situé entre Ramsden et Hippalus (VIII) (<i>fig. 49</i>).</p> + +<p>9. Plateau rectangulaire situé entre Jules César et Ménélas (XXII).</p> + +<p>10. Plateau de Censorinus, entre les mers de la Tranquillité et de +la Fécondité (XXVII, XXXII).</p> + +<p>11. Massif de Vitruve, possédant un périmètre quadrangulaire +ébréché au Sud (XXVII).</p> + +<p>12. Pâté montagneux en losange, entre Campanus et Vitello (XL).</p> + +<p>13. Grand plateau en losange, englobant Eudoxe et son socle +(XXXV).</p> + +<p>Les objets que nous venons d'énumérer sont tous assez éloignés +des bords du disque. En effet, les limites des compartiments sont, en +raison de leur faible relief et de leur état de dégradation, difficiles à +reconnaître sous une incidence rasante. Néanmoins, une fois l'attention +attirée sur ce point, on se convaincra bientôt que le centre du +disque n'est nullement privilégié sous ce rapport.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c14" id="c14"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE XIV.</h3> + +<h4>TÉMOIGNAGE APPORTÉ PAR LA LUNE DANS LE PROBLÈME<br> +DE L'ÉVOLUTION DES PLANÈTES.</h4> +<hr class="short"> + +<p><i>Les lois du réseau rectiligne.</i>--L'inspection qui vient d'être +faite confirme une règle, <i>a priori</i> vraisemblable, et à laquelle conduit +aussi tout essai de classification des cirques: la physionomie des orifices +lunaires est subordonnée à la constitution de l'écorce aux dépens +de laquelle ils ont été formés, et celle-ci s'est modifiée avec le +temps dans le sens d'un accroissement progressif d'épaisseur et de +résistance.</p> + +<p>Les orifices régulièrement circulaires, aux flancs raides, très creux +en proportion de leur diamètre, sont formés aux dépens d'une croûte +épaisse. Ils sont modernes et en général bien conservés.</p> + +<p>Les bassins polygonaux, comportant des inclinaisons plus douces, +accusent des différences de niveau plus faibles, en rapport avec la +moindre épaisseur des fragments solides mis en jeu. Ils sont anciens, +attaqués par diverses causes de ruine, et notamment par la superfétation +de cirques plus récents.</p> + +<p>L'examen des sillons et des blocs montagneux nous met en présence +d'une période plus reculée encore, celle où les mouvements du +sol lunaire, dans le sens vertical, portaient à la fois sur des compartiments +bien plus étendus que les cirques et même que les mers +actuelles. Les limites de ces fragments avaient des courbures comparables +à celles du globe lunaire lui-même, et nous pouvons, au point +de vue de leur influence sur les formations ultérieures, considérer +ces limites comme rectilignes. C'est ainsi, pour prendre un exemple +familier aux géographes, que les Cartes des courants généraux de l'atmosphère +et de l'Océan présentent un dessin bien plus ample, bien +plus largement tracé que le relief des continents.</p> + +<p>Les faits rassemblés dans le Chapitre précédent nous semblent +assez nombreux, assez concordants pour autoriser les conclusions +suivantes:</p> + +<p>La croûte solide de la Lune, à l'époque la plus ancienne où nous +puissions remonter, a été constituée, dans toutes ses parties, par un +assemblage de cases polygonales juxtaposées et imparfaitement soudées.</p> + +<p>Ces cases ont pour forme élémentaire le losange. Leur constitution +tient à l'existence simultanée, dans une même région de la Lune, de +deux systèmes principaux de sillons ou de rides. Les sillons d'un +même système sont à peu près parallèles et équidistants.</p> + +<p>La troncature des angles aigus des losanges fait apparaître assez +souvent des hexagones, plus rarement des pentagones. Ce phénomène +révèle la superposition, aux deux systèmes principaux de sillons +parallèles, d'un troisième système sensiblement incliné sur les deux +premiers.</p> + +<p>Dans les deux systèmes principaux d'une même région, l'équidistance +des rides est à peu près la même, en sorte que le rapport des +dimensions linéaires d'une même case tombe généralement aux environs +des nombres 1, 2 ou 1/2.</p> + +<p>L'angle aigu des deux systèmes principaux d'une même région +surpasse presque toujours 60°, si l'on tient compte de la déformation +par la perspective, et peut approcher de 90°.</p> + +<p>L'orientation des deux systèmes principaux, par rapport au méridien, +varie lentement avec la longitude. Dans la partie centrale du +disque, les deux systèmes sont notablement inclinés sur le méridien. +Près des bords, l'un des deux systèmes tend à devenir parallèle au +méridien.</p> + +<p>La frontière commune de deux cases adjacentes constitue, dans la +majorité des cas, une digue en relief. Il arrive aussi, moins fréquemment, +que cette frontière est formée par une rainure discontinue; +elle peut enfin être simplement une ligne faible de l'écorce, sur laquelle +la présence de traînées blanches et de petits orifices réguliers +trahit des manifestations éruptives.</p> + +<p>Deux cases adjacentes ont pu éprouver, l'une par rapport à l'autre, +un certain jeu horizontal, amenant une discordance entre les diverses +parties d'un même sillon. Ce jeu s'effectue par arrachement plutôt +que par plissement, par traction plutôt que par poussée. Il est rare +qu'une différence de niveau notable se soit établie entre une case et +l'ensemble de ses voisines.</p> + +<p>La formation du réseau, dans son ensemble, remonte à une époque +où la Lune n'avait qu'une mince écorce solide, en sorte qu'il ne pouvait +s'y créer de différences d'altitude importantes.</p> + +<p>Le réseau rectiligne ne subsiste nulle part dans son état initial; les +principales circonstances qui ont amené sa disparition ou son effacement +partiel dans la croûte épaissie paraissent être:</p> + +<p>1° Des mouvements tangentiels importants, affectant à la fois un +grand nombre de compartiments soudés et déterminant des ruptures +suivant des lignes irrégulières, en discordance avec celles du réseau +primitif;</p> + +<p>2° Une période volcanique très longue et très générale, amenant +des alternatives d'intumescence et d'affaissement dans l'étendue +d'une même case ou de plusieurs cases adjacentes, et aboutissant au +sectionnement de l'écorce suivant des cercles de faible rayon;</p> + +<p>3° L'envahissement par des nappes liquides de vastes régions +affaissées.</p> + +<br> + +<p><i>Influence du réseau rectiligne sur les formations plus récentes.</i>--Tout +en succombant dans cette lutte, bien des fois séculaire, le +réseau rectiligne a laissé des vestiges si nombreux et si clairement +coordonnés, que nous sommes autorisés à conclure à son universalité +dans un passé lointain. Il a exercé une influence passive, mais encore +reconnaissable sur la structure et la délimitation des masses montagneuses, +sur l'alignement, la distribution et le contour des cirques, +sur la forme même des mers. Il s'en est produit des rééditions affaiblies +sur divers points où l'épanchement de grandes masses liquides +avait reconstitué momentanément, sur une échelle moindre, des +conditions analogues à celles de la planète fluide.</p> + +<p>Dans les régions où la multiplication excessive des orifices modernes +a fait disparaître les sillons primitifs, ceux-ci manifestent leur +existence ancienne par des chaînes de cirques orientées suivant certaines +directions préférées. On conçoit, en effet, que le sectionnement +préalable de l'écorce en bandes offrira, sur certaines lignes, une +issue plus facile aux forces intérieures. Il en résultera que des bassins +à peu près contemporains et de même dimension se présenteront par +séries. Veut-on, au contraire, faire déterminer l'emplacement des +cirques par des chocs d'origine externe, une telle distribution apparaît +comme dénuée de toute probabilité.</p> + +<p>Les cases contiguës sont séparées, soit par des sillons en creux, +soit par des digues en relief. Le premier mode de division domine +dans les massifs montagneux de la région équatoriale, le second +dans la région arctique. L'un et l'autre apparaissent comme passifs +vis-à-vis des mers ou des cirques, mais c'est la forme saillante qui a +opposé l'obstacle le plus efficace à l'expansion des bassins circulaires. +Quand cette expansion l'emporte, la partie englobée du sillon rectiligne +n'est pas fatalement condamnée à disparaître. Elle s'affaisse +plus ou moins à l'intérieur du cirque et forme palier intermédiaire +entre la plaine intérieure et le plateau. Les mêmes orientations, en très +petit nombre, se retrouvent dans le contour polygonal du cirque, +dans ses terrasses intérieures, dans les sillons qui l'encadrent à distance. +Ce ne serait pas le cas si, comme l'a pensé le professeur Suess, +le cirque entier représentait une portion de croûte ramenée à l'état +liquide par un flux de chaleur interne.</p> + +<p>L'indépendance de la plupart des sillons par rapport au relief des +régions traversées, le plan large et régulier qui préside à leurs directions, +montrent qu'ils sont le produit de causes anciennes et profondes. +Il en est de même des grandes fissures tracées en plaine, +comme celles d'Ariadæus, d'Hyginus, de Triesnecker. Elles présentent +des portions rectilignes et parallèles, séparées par des coudes très +nets. Leur orientation, en concordance avec la structure générale de +la région, se retrouve à peu de distance dans les contours polygonaux +d'Agrippa, de Godin, de Rhæticus, de la mer des Vapeurs. Donc ces +fissures, bien que tracées à travers la surface unie d'une nappe solidifiée, +ne sont point le résultat de l'action de la pesanteur sur cette +nappe. Leur présence révèle le jeu invisible des compartiments submergés. +Elle décèle des efforts de traction, exercés au cours même +de la période volcanique sur des fragments étendus de l'écorce sous-jacente. +La même remarque s'applique au Mur Droit, rattaché par sa +direction au même groupe que la veine médiane d'Alphonse, aux +veines de la mer du Froid, parallèles aux limites du massif des Alpes, +à la crevasse médiane de Petavius, parallèle à deux côtés du cadre +extérieur (<i>fig. 41</i>).</p> + +<p>Par contre, on est fondé à parler d'un sectionnement rectiligne à +la fois récent et superficiel, à propos des enceintes secondaires qui se +sont formées à l'intérieur de Gassendi, d'Atlas, de Posidonius, d'Hercule. +Leur dessin anguleux est une réédition locale et affaiblie d'un +état de choses autrefois général (<i>fig. 50, 51</i>).</p> + +<br> + +<p><i>De l'origine du réseau rectiligne.</i>--D'après l'ensemble des faits +astronomiques et géologiques, la Terre a traversé trois grandes phases +nettement différentes: une période de fluidité totale, une période de +solidification superficielle, une période aqueuse. Dans cette dernière +phase, la constitution et l'aspect du sol sont principalement déterminés +par l'eau qui le recouvre ou s'y précipite. Presque toutes les +causes que nous voyons à l'oeuvre aujourd'hui en dérivent et tendent +à effacer le relief.</p> + +<p>Sur la Lune l'eau fait défaut actuellement et elle n'a pas laissé de +traces d'une intervention active dans le passé. La nappe océanique et +la couverture sédimentaire sont absentes. Il suit de là que la Lune +est particulièrement propre à nous apprendre comment la solidification +s'est accomplie et comment s'est effectué le passage de la première +période à la seconde.</p> + +<p>Plus petit, notre satellite a évolué plus vite: mais depuis longtemps +déjà la permanence y règne à un tel degré que les traits les mieux +visibles de la surface lunaire peuvent être comparables, par leur âge, +aux plus anciens accidents du sol terrestre. La dernière période de +destruction traversée a été celle de la formation des cirques. Ses +ravages n'ont pas été tels que l'état immédiatement antérieur ne +puisse être reconstitué avec une probabilité très élevée.</p> + +<p>Il y a eu, dans notre opinion, une époque où tous les accidents de la +surface de la Lune se partageaient entre deux types: le type arctique, +plaines quadrangulaires encadrées de cordons saillants (<i>fig. 46</i>), le +type équatorial formé de losanges assemblés, sans dépression notable +du centre des cases. Il est facile d'imaginer la transition de l'un à +l'autre, en supposant que les cordons perdent graduellement leur +relief et se transforment en sillons irréguliers. Le problème consiste +maintenant à expliquer comment l'une ou l'autre de ces formes a pu +dériver de l'état initial le plus vraisemblable, par le jeu régulier des +lois physiques.</p> + +<p>Les planètes et leurs satellites ont commencé par être fluides dans +toute leur masse. Leur forme sphérique le démontre et jamais, +croyons-nous, une contestation sérieuse ne s'est élevée sur ce point. +Tant que cet état persiste, la surface de la planète, constamment +renouvelée, dissipe dans l'espace une quantité de chaleur bien supérieure +à celle qui est reçue du Soleil. C'est à la surface que se produit +le refroidissement le plus actif et que les scories doivent se former +tout d'abord.</p> + +<p>Que deviennent les îlots ainsi constitués? Ici, la divergence des +théories se manifeste. Les uns (Lord Kelvin, MM. King et Barus, etc.) +veulent que les particules solidifiées plongent à l'intérieur, où elles +reprennent bientôt l'état liquide sous l'influence d'une température +plus haute. Ainsi s'effectue un brassage prolongé qui tend à établir +dans toute la masse une température à peu près uniforme à un moment +donné, mais décroissante avec le temps. Pour nombre de substances, +la compression favorise le passage à l'état solide. C'est donc +au centre, où les pressions sont plus fortes, que la solidification commence, +pour se propager ensuite vers la surface. Dans ce système, la +Lune est totalement solidifiée; la Terre l'est aussi, sauf des poches +de lave relativement insignifiantes, qui donnent lieu aux éruptions +volcaniques.</p> + +<p>La thèse opposée, plus en faveur près des géologues (Suess, de +Lapparent, Sacco, etc.), admet que, dans l'état de fluidité, les matériaux +se sont disposés par ordre de densité croissante, en allant de la +surface au centre. Les substances peu denses sont ainsi les plus exposées +au refroidissement. Plusieurs d'entre elles, à l'exemple de l'eau, +se dilatent par la solidification. Elles vont donc former une croûte +solide graduellement épaissie. Le retour à l'état liquide sera pour +elles une rare exception, bien que la partie fluide doive prédominer +longtemps encore par sa masse. La conductibilité des roches pour la +chaleur est, en effet, si faible que la solidification totale d'une planète, +par l'extérieur, semble devoir réclamer autant ou plus de temps que +l'extinction du Soleil.</p> + +<p>Nous avons indiqué, au Chapitre VII de ce Livre, diverses raisons +qui tendent à faire limiter à un petit nombre de myriamètres l'épaisseur +de la croûte terrestre, c'est-à-dire de la couche où la rigidité des +matériaux s'oppose aux courants de convection. La Lune fournit à +l'appui de la même thèse des arguments d'un autre ordre, mais qui +sont bien loin d'être négligeables.</p> + +<p>Les traits anciens du relief lunaire rentrent dans un plan mieux +défini et plus régulier que celui des chaînes de montagnes terrestres. +Nous y trouvons comme élément essentiel des fractures disposées en +séries parallèles, avec de faibles dénivellations. L'intervalle de deux +fractures consécutives n'est jamais qu'une petite fraction du rayon +lunaire. Là où cette structure s'efface, on voit sans peine que sa disparition +est due à des éruptions volcaniques ou à d'abondants épanchements +liquides qui ont nivelé la surface.</p> + +<p>Cette figure est précisément celle que nous devons nous attendre +à rencontrer dans l'hypothèse d'une écorce mince et non malléable. +Quand la variation des forces extérieures tend à imposer à la masse +fluide une nouvelle figure d'équilibre, satisfaction est donnée à cette +tendance par la formation de crevasses successives rendant possible +la flexion de l'écorce, ainsi qu'on peut l'observer sur les glaciers. Si +la flexion ainsi réalisée n'est pas suffisante, le liquide intérieur comprimé +déborde par les crevasses et les oblitère. L'intervalle d'une +fissure à l'autre sera du même ordre que l'épaisseur de la croûte et +variera dans le même sens. Entre les deux lèvres d'une même fissure, +la différence de niveau sera toujours moindre que l'épaisseur de la +croûte, car elle ne saurait lui devenir égale sans que le fragment inférieur +ne soit inondé. Ce n'est plus alors un sillon que l'on observe, +mais une terrasse, comme celles dont le Mur Droit nous offre l'exemple +le plus net.</p> + +<p>Avec le temps, les nappes épanchées se figent, l'épaisseur de la croûte +augmente, les ruptures deviennent plus rares et plus espacées, mais +aussi peuvent donner lieu à des inégalités plus fortes. Enfin, l'écorce +devient tellement résistante qu'elle ne cède plus qu'accidentellement +sur des points faibles, où se forment des cheminées volcaniques. Il +semble aujourd'hui que l'ère des conflits soit close. Nous ne voyons +plus sur la Lune aucune nappe liquide qui trahisse un épanchement +récent, ni même aucun espace un peu notable qui n'ait reçu et gardé +des dépôts éruptifs.</p> + +<p>Les choses se passeront tout autrement dans la théorie de Lord +Kelvin, qui fait croître le noyau solide à partir du centre. Cet accroissement +s'effectue grain par grain, avec lenteur et régularité, comme +celui dont les couches stratifiées de l'écorce terrestre sont le résultat. +Toute la masse acquiert une température presque uniforme, voisine +du point de solidification. Tant que la nappe liquide est assez abondante +pour couvrir toute la surface, elle se dispose à chaque instant +suivant les exigences de l'isostase. On n'aperçoit aucun motif pour +que la figure du noyau s'écarte d'une surface de niveau répondant à +la valeur moyenne de la pesanteur, c'est-à-dire d'un sphéroïde très +uni.</p> + +<p>A la vérité, la nappe liquide, diminuant toujours, laissera émerger +des portions d'abord très petites, puis de plus en plus grandes de ce +noyau solide. Mais quelle cause invoquera-t-on pour faire naître, soit +sur les îlots, soit sur les continents, un relief brusque et accidenté? +Ce ne sera point la réaction du liquide intérieur, que la théorie a +justement pour objet de supprimer. Ce ne sera pas davantage l'érosion, +puisque les bassins lunaires n'ont nulle part le caractère de vallées +ouvertes. La contraction par refroidissement, déjà trouvée à peine +suffisante dans la première théorie pour expliquer le relief terrestre, +nous échappe ici, puisque la période antérieure a eu pour effet nécessaire +d'amener le globe entier à une température uniforme et médiocrement +élevée, celle de la solidification des minéraux.</p> + +<p>Reste, pour expliquer le relief lunaire, l'action des forces extérieures +émanant du Soleil ou de la Terre. Il est clair que ces forces, +agissant sur toutes les particules du globe solide, varient d'une manière +lente et continue. Si la limite de résistance est dépassée, la +déformation s'accomplira par voie de fissures et de glissements intéressant +toute la masse du globe et non pas seulement des écailles +superficielles. Nous n'avons aucune chance de voir apparaître une +agglomération dense de montagnes abruptes et de vallées profondes.</p> + +<p>Enfin, si l'on admet que la solidification porte en dernier lieu sur +une mince couche superficielle, on ne voit pas à quel réservoir s'alimenteront +les nombreuses et abondantes éruptions volcaniques dont +la Lune a été le théâtre. On ne s'explique pas la présence de ces +nappes unies qui couvrent le fond des mers et des cirques et qui +attestent des solidifications lentement opérées, à des niveaux qui +diffèrent de plusieurs milliers de mètres.</p> + +<p>Que l'on envisage, au contraire, la réaction d'une grande masse +fluide sur une écorce relativement mince et hétérogène, la température +peut monter vers le centre à des chiffres très élevés, la contraction +par refroidissement reprend le rôle principal dans l'établissement +du relief, les inégalités locales de la croûte n'ont plus d'autre limite +que son épaisseur, l'alimentation ultérieure des volcans est largement +assurée; l'élément périodique que les marées introduisent dans +la déformation fait apparaître comme probable la prédominance de +deux directions principales dans l'alignement des cassures.</p> + +<br> + +<p><i>Divergence dans les modes d'évolution respectifs de la Terre +et de la Lune. Conclusion.</i>--Tout ce qui précède nous conduit +à regarder la surface solide comme formée au début par la jonction +de bancs assez minces de scories flottantes. On ne voit pas qu'une +différence notable doive être établie à cet égard entre les deux planètes.</p> + +<p>Cette croûte mince, fragile, peu cohérente, subira des vicissitudes +plus fortes sur la Lune, en raison de l'ampleur des marées que l'attraction +de la Terre y provoque. Le fluide interne, encore peu comprimé +et presque toujours libre de ses mouvements, s'enflera périodiquement. +Deux séries de cassures apparaîtront, les unes parallèles +au front de l'onde de marée, les autres suivant la direction des courants +principaux que ces marées déterminent.</p> + +<p>Sous cette double sollicitation, l'écorce se partage en cases quadrangulaires, +dont les frontières forment des cicatrices alternativement +ouvertes et refermées. Le tracé de ces frontières est ample, voisin +d'un grand cercle, comme celui des ondes de marée quand elles +trouvent peu de résistance. La croûte solide gagne en épaisseur par +l'action du refroidissement et surtout par la solidification des nappes +épanchées. Elle exerce une pression croissante sur le fluide intérieur, +l'amène à l'état visqueux et rend ses déplacements plus difficiles. En +même temps les marées tendent à s'éteindre, à mesure que l'égalité +s'établit entre les durées de rotation et de révolution de la Lune. La +période de formation des crevasses apparaît donc comme limitée. Il +semble, en fait, qu'elle était déjà sur son déclin quand la période +volcanique s'est ouverte. Très peu de cirques se montrent partagés +en deux par une fissure. Très peu de sillons anciens, dépendant d'un +système rhombique, ont échappé à une destruction partielle par les +dépôts éruptifs. Les seules crevasses restées nettes et fraîches sont +celles qui sont tracées en plaine à travers des épanchements récents. +Elles semblent toutefois révéler les mouvements tardifs des compartiments +submergés, dont elles reproduisent les orientations.</p> + +<p>La Terre a traversé, cela n'est guère douteux, une transformation +analogue, moins active en raison de l'ampleur moindre des marées, +plus prolongée en raison de la marche lente du refroidissement. Le +sectionnement de l'écorce a dû suivre, quelque temps au moins, la +même marche, mais les cases primitives ont été plus effacées sur la +Terre, à la suite de la formation des nappes océaniques et sédimentaires, +qu'elles ne l'ont été sur la Lune par les éruptions volcaniques. +La prédominance de deux directions principales a cependant laissé +sur notre globe des traces nombreuses, par exemple le contour anguleux +des plateaux archéens, la terminaison des continents en pointe +vers le Sud, le parallélisme des rivages de l'Atlantique, la similitude +de l'Amérique du Sud et de l'Afrique, les coudes brusques des grandes +vallées et des lignes de faîte en pays de montagnes, la succession des +failles en séries parallèles. Il y a là des indices concordants d'une +structure indépendante des dépôts stratifiés, antérieure à leur formation, +établie sur un plan plus géométrique et plus large.</p> + +<p>Le sectionnement de l'écorce en cases n'a été que le point de départ +d'une nouvelle série de déformations. La première écorce cohérente +correspond à une figure d'équilibre relatif actuelle. Cette figure se +modifie, avec le temps, sous l'influence de causes diverses: changement +dans la position des pôles, variation de la vitesse angulaire et, par +suite, du régime des marées, contraction du globe entier par refroidissement.</p> + +<p>Si nous savions quelle a été la série des positions occupées par les +pôles de la Lune, par quelles valeurs a passé la vitesse angulaire, +nous serions à même d'évaluer, d'une manière approximative, l'effet +des deux premières causes. Mais toutes les hypothèses que l'on peut +faire à ce sujet sont très hasardées. Il y a seulement lieu de penser, +d'après l'abondance plus grande des nappes épanchées dans la région +équatoriale, qu'il y a eu, avant la dessiccation définitive, augmentation +de la vitesse angulaire et allongement du demi-axe tourné vers la +Terre. Ces deux effets sont d'ailleurs indiqués comme probables par +la théorie; mais, d'après la sphéricité actuelle de la Lune, ils ne +semblent pas avoir été très intenses.</p> + +<p>Au contraire, en ce qui concerne la contraction par refroidissement, +nous ne pouvons douter qu'elle n'ait agi. Plus sûrement encore +que pour la Terre, elle a été le facteur principal de déformation, car +l'hétérogénéité de la croûte, le poids des sédiments, invoqués comme +causes additionnelles pour suppléer à l'insuffisance présumée de la +contraction, n'interviennent ici que dans une mesure très réduite. +Mais la contraction entraînera, dans les deux cas, des conséquences +fort différentes.</p> + +<p>L'écorce terrestre, obligée par son poids de demeurer appliquée +sur un noyau qui s'amoindrit, forme des séries de plis parallèles, +reconnaissables dans le relief extérieur de plusieurs contrées, très +apparents dans la disposition onduleuse des couches stratifiées et +intéressant même les roches primitives. Ainsi, quand deux fragments +contigus de l'écorce sont pressés l'un contre l'autre, chacun d'eux +arrive à se plisser, en quelque sorte sur place, jusqu'à une profondeur +considérable. A la surface ces plis ne peuvent acquérir un bien grand +relief sans se coucher ou se renverser, parce que la pesanteur a vite +raison de la ténacité de la croûte. Il n'y a pas toutefois disproportion +excessive entre les deux forces et des écarts assez grands, par rapport +aux surfaces de niveau, pourront être réalisés.</p> + +<p>Supposons maintenant la pesanteur réduite à la sixième partie de +sa valeur, ainsi qu'il arrive sur la Lune, et nous devons nous attendre +à observer un tout autre mode de déformation.</p> + +<p>Deux masses flottantes, épaisses de 3000m à 6000m et fortement +pressées l'une contre l'autre n'arriveront plus à se plisser. L'espace +manquant peut être regagné au prix d'un moindre travail et la pesanteur +se trouve vaincue avant la résistance moléculaire.</p> + +<p>Il y aura d'abord effacement du sillon intermédiaire, qui pourra +être remplacé par une ligne saillante à la suite de l'écrasement des +bords venus en contact plus intime. On voit ainsi naître le type arctique, +observable au voisinage du pôle Nord de la Lune et réalisé +aussi par voie artificielle dans les expériences de M. Hirtz<a id="footnotetag16" name="footnotetag16"></a> +<a href="#footnote16"><sup class="sml">16</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote16" +name="footnote16"><b>Note 16: </b></a><a href="#footnotetag16"> +(retour) </a> <i>Reproduction expérimentale de plissements lithosphériques</i>, par <span class="sc">M. Hirtz</span> +(<i>Comptes rendus de l'Académie des Sciences</i>, t. CXLIII, p. 1167).</blockquote> + +<p>La poussée latérale continuant à s'exercer dans le même sens, l'un +des fragments en conflit, pouvant embrasser une série de cases adjacentes, +se dénivelle, s'incline et surmonte l'obstacle. Nous obtenons +ainsi une large bande en saillie, doucement inclinée du côté d'où la +pression est venue, terminée par une pente rapide du côté où la pression +se dirige. Cette structure monoclinale et dissymétrique est, +comme il est facile de s'en convaincre, celle de la plupart des massifs +montagneux de la Lune, mis en évidence par de fortes différences +de niveau.</p> + +<p>La frange débordante, soumise à de violents efforts et placée en +porte-à-faux, ne subsistera souvent qu'à l'état de blocs disjoints +comme ceux des Alpes et du Caucase. La partie recouverte, fortement +surchargée, s'enfonce dans le liquide où elle flottait, d'une +quantité égale ou supérieure à sa propre épaisseur. Elle offre donc +un domaine tout préparé pour l'invasion des épanchements internes, +et toutes les chances seront pour qu'elle se transforme en mer. C'est +au pied même de la bordure montagneuse que la dépression sera la +plus forte, comme l'indiquent, de nos jours encore, la présence de +taches obscures ou d'ombres locales.</p> + +<p class="mid">Fig. 27<a id="footnotetag17" name="footnotetag17"></a> +<a href="#footnote14"><sup class="sml">17</sup></a>.</p> +<p class="mid"><img alt="" src="images/176.png"></p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote17" +name="footnote17"><b>Note 17: </b></a><a href="#footnotetag17"> +(retour) </a> Cette figure est extraite d'un travail de <span class="sc">M. Hirtz</span> paru dans les <i>Comptes +rendus de l'Académie des Sciences</i>, t. CXLIII, p. 1167.</blockquote> + +<p>Au point où nous sommes parvenus, le relief lunaire peut être +considéré comme constitué dans ses grands traits, déjà fort différents +de ceux que la Terre pouvait offrir dans la période correspondante. +L'atténuation de la pesanteur, principalement responsable du contraste, +intervient aussi pour donner un tout autre caractère à la période +volcanique qui va suivre. C'est elle encore qui, en laissant s'échapper +de la Lune l'eau et l'atmosphère, y a clos par avance, en quelque +sorte, ces mémorables chapitres d'histoire dont la Géologie fait son +objet principal et que notre satellite semble destiné à ne jamais connaître.</p> +<br><br> +<p class="mid">FIN.</p> +<br><br> + +<h3>TABLE DES MATIÈRES.</h3> + +<p>PREMIÈRE PARTIE.</p> + +<p>LA TERRE.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c1">Chapitre I.</a></span>--La notion de la figure de la Terre, de Thalès à Newton.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c2">Chapitre II.</a></span>--L'aplatissement du globe. Essais de théorie mathématique de la figure de la Terre.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c3">Chapitre III.</a></span>--Résultats généraux des mesures géodésiques. Variations observées de la pesanteur à la surface.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c4">Chapitre IV.</a></span>--Les grands traits du relief terrestre et le dessin géographique.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c5">Chapitre V.</a></span>--L'histoire du relief terrestre; les principales théories orogéniques.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c6">Chapitre VI.</a></span>--La structure interne d'après les données de la Mécanique céleste et de la Physique.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c7">Chapitre VII.</a></span>--La structure interne d'après les données de l'Astronomie et de la Géologie.</p> + +<p>SECONDE PARTIE.</p> + +<p>LA LUNE.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c8">Chapitre VIII.</a></span>--La configuration de la Lune étudiée par les méthodes graphiques et micrométriques. Les Cartes lunaires.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c9">Chapitre IX.</a></span>--La genèse du globe lunaire et les conditions physiques à sa surface.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c10">Chapitre X.</a></span>--La figure de la Lune étudiée sur les documents photographiques. Les traits généraux du +relief.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c11">Chapitre XI.</a></span>--Les cirques lunaires et les principales théories sélénologiques.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c12">Chapitre XII.</a></span>--L'intervention du volcanisme dans la formation de l'écorce lunaire.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c13">Chapitre XIII.</a></span>--Les formes polygonales sur la Lune.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c14">Chapitre XIV.</a></span>--Témoignage apporté par la Lune dans le problème de l'évolution des planètes.</p> + +<p>FIN DE LA TABLE DES MATIÈRES.</p> +<br><br> + +<p class="mid"><span class="sml">Paris.--Imprimerie GAUTHIER-VILLARS, quai des Grands-Augustins, 55.</span></p> + +<br><br> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/181.png"><br> +FIG. 28.--Les cirques Messier et Messier A. (Soleil levant.)<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 19 mars 1907.]</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/183.png"><br> +FIG. 29.--Messier et Messier A. (Soleil couchant.)<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 26 octobre 1904.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/185.png"><br> +FIG. 30.--Répartition des mers sur la Lune.<br> +Réduction d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 30 septembre 1901.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/187.png"><br> +FIG. 31.--Un cirque lunaire. (Théophile.)<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/189.png"><br> +FIG. 32.--La Mer des Crises.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/191.png"><br> +FIG. 33.--La Mer du Nectar.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/193.png"><br> +FIG. 34.--La Mer des Humeurs.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu a l'Observatoire de Paris, le 14 novembre 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/195.png"><br> +FIG. 35.--La Mer de la Tranquillité.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.</p> +<p>On remarquera sur cette épreuve: au-dessus du centre la double fissure de Sabine, suivant le contour +de la mer; à droite du centre, le cirque Arago, accompagné de deux intumescences.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/197.png"><br> +FIG. 36.--Les Apennins lunaires.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/199.png"><br> +FIG. 37.--Le Caucase et les Alpes lunaires.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/201.png"><br> +FIG. 38.--Copernic.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 2 février 1896.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/203.png"><br> +FIG. 39.--Janssen.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/205.png"><br> +FIG. 40.--Platon.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 25 octobre 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/207.png"><br> +FIG. 41.--Petavius.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900.<br> +On remarquera la fissure médiane, la double enceinte et, à la partie supérieure de l'épreuve, +un plateau saillant en forme de losange.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/209.png"><br> +FIG. 42.--Auréole sombre de Tycho.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900.<br> +Comparer avec la figure 33, où la même auréole est visible en même temps que l'ensemble +des traînées brillantes.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/211.png"><br> +FIG. 43.--Sillons et encadrements rectilignes autour de Herschel, Albategnius, Arzachel.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/213.png"><br> +FIG. 44.--Le Mur Droit et la région environnante.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 8 février 1900.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/215.png"><br> +FIG. 45.--Sillon formant tangente commune intérieure aux contours d'Almanon et d'Albufeda.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire du Paris, le 17 février 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/217.png"><br> +FIG. 46.--Plaines encadrées de cordons saillants (type arctique). Région de Méton, Euctemon.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 26 mars 1901.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/219.png"><br> +FIG. 47.--Clavius, Heinsius, les digues de Tycho.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 23 février 1896.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/221.png"><br> +FIG. 48.--Aristarque.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 4 septembre 1904.<br> +La région attenante, limitée par un parallélogramme, se distingue de la mer par une teinte plus sombre.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/223.png"><br> +FIG. 49.--Bloc montagneux entre Hippalus et Ramsden.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 3 septembre 1904.<br> +Ce bloc, visible à la partie supérieure de l'épreuve, a gardé à peu près intacte son enceinte en losange.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/225.png"><br> +FIG. 50.--Gassendi et la Mer des Humeurs.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 23 juillet 1897.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/227.png"><br> +FIG. 51.--Posidonius.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 26 avril 1898.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/229-small.png"></p> +<p>Position des arêtes du tétraèdre terrestre d'après MM. Lowthian Green et de Lapparent. AD, BE, CF sont les positions que l'on est conduit à donner aux arêtes méridiennes, quand on veut se conformer à la symétrie +polaire. A'D', B'E', C'F' sont les positions de ces arêtes après torsion et rupture; ce tracé répond mieux au relief actuel. Dans l'un et l'autre cas les arêtes, en apparence parallèles, convergent dans le voisinage +du pôle Sud. On a figuré, avec les simplifications exigées par l'échelle de la Carte, la ligne des rivages après un abaissement fictif de 2000m dans le niveau des mers. Cette ligne ne peut être tracée, faute de renseignements +suffisants, au nord de l'Amérique et de l'Asie.</p> +<p class="mid"><a href="images/229-large.png">Agrandissement</a></p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/231-small.png"></p> +<p class="mid"><a href="images/231-large.png">Agrandissement</a></p> + + +<div>*** END OF THE PROJECT GUTENBERG EBOOK 29397 ***</div> +</body> +</html> + diff --git a/29397-h/images/002.png b/29397-h/images/002.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..9ac95ad --- /dev/null +++ b/29397-h/images/002.png diff --git a/29397-h/images/015.png b/29397-h/images/015.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..d08731c --- /dev/null +++ b/29397-h/images/015.png diff --git a/29397-h/images/016.png b/29397-h/images/016.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..c547854 --- /dev/null +++ b/29397-h/images/016.png diff --git a/29397-h/images/022.png b/29397-h/images/022.png Binary files differnew file mode 100644 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domain status are described in +the "Copyright How-To" at https://www.gutenberg.org. + +No investigation has been made concerning possible copyrights in +jurisdictions other than the United States. 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André + +Release Date: July 13, 2009 [EBook #29397] + +Language: French + +Character set encoding: UTF-8 + +*** START OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK LA TERRE ET LA LUNE *** + + + + +Produced by Marc Hens, Urania v.z.w. for providing the +paper copy, Rénald Lévesque and the Online Distributed +Proofreading Team at http://www.pgdp.net + + + + + + + +LA TERRE +ET +LA LUNE + +FORME EXTÉRIEURE ET STRUCTURE INTERNE + +[Illustration: LA MESURE DE LA TERRE. (FIGURE ALLÉGORIQUE.) D'après +l'Ouvrage intitulé: _Voyage historique dans l'Amérique méridionale_, par +Don GEORGE JUAN et Don ANTOINE DE ULLOA, Amsterdam, 1752.] + +ÉTUDES NOUVELLES SUR L'ASTRONOMIE + +Par Ch. ANDRÉ et P. PUISEUX. + + + +LA TERRE +ET +LA LUNE + +FORME EXTÉRIEURE ET STRUCTURE INTERNE + +PAR + +P. PUISEUX +Astronome à l'Observatoire de Paris. + +[Illustration] + +PARIS, +GAUTHIER-VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE +DU BUREAU DES LONGITUDES, DE L'ÉCOLE POLYTECHNIQUE, +Quai des Grands-Augustins, 55. + +1908 + +Tous droits de traduction et de reproduction réservés. + + + + +LA TERRE +ET +LA LUNE + +FORME EXTÉRIEURE ET STRUCTURE INTERNE + + + +PREMIÈRE PARTIE. +LA TERRE. + + + + +CHAPITRE I. + +LA NOTION DE LA FIGURE DE LA TERRE, +DE THALÈS A NEWTON. + +La Physique céleste a pris naissance le jour où l'on a vu dans les +astres autre chose que des points lumineux offerts en spectacle à nos +regards, où ils sont apparus comme méritant une étude spéciale au point +de vue de leur structure et de leur histoire. Cette étude ne pouvait +être que rudimentaire et conjecturale avec les moyens d'observation dont +les anciens disposaient. Une exception est à faire cependant. On a vu +naître de bonne heure cette notion que la Terre est un astre, libre de +se mouvoir dans l'espace, comme la Lune et le Soleil, que ses dimensions +ne sont pas inaccessibles à toute mesure, qu'elles se réduiraient +peut-être à bien peu de chose si nous pouvions quitter cette surface où +nous sommes attachés et nous transporter à travers les espaces +stellaires. + +Une fois cette idée mise en avant, il est clair qu'un champ très vaste +est ouvert aux observateurs. C'est au moyen d'études de détail +accumulées, synthétisées, que nous pouvons acquérir sur le globe +terrestre des idées d'ensemble, nous représenter sa forme exacte, +formuler des données positives sur sa structure et son histoire. Toute +conclusion applicable à la Terre dans sa totalité constitue un progrès +pour l'Astronomie, car elle peut s'étendre dans une certaine mesure aux +corps célestes et devenir ainsi une source de vérifications et +d'expériences. Ainsi la Terre nous aide à comprendre le monde. +Réciproquement les astres peuvent nous aider et nous aident en effet à +mieux connaître la Terre, car ils nous offrent du premier coup ces +aperçus généraux et intuitifs que nous n'obtenons sur notre globe qu'au +prix d'un labeur prolongé. Il est clair que les apparences lointaines, +considérées seules, sont plus sujettes à l'illusion; c'est donc l'étude +de la Terre qui doit logiquement précéder. + +Il ne semble pas qu'elle ait été abordée dans un esprit vraiment +impartial et scientifique chez aucun des peuples de l'Orient. +L'observation du Ciel a eu des adeptes en Chine, dans l'Inde, en +Assyrie, en Égypte, à des époques très reculées. Dans tous ces pays, le +calendrier, la prédiction des éclipses, les horoscopes avaient une +destination utilitaire. + +C'est seulement chez les auteurs grecs que nous voyons les objets +célestes envisagés en eux-mêmes, et non plus seulement dans leurs +relations réelles ou supposées avec l'homme. + +Une remarque analogue, faite par Vivien de Saint-Martin au début de son +_Histoire de la Géographie_, l'amène à conclure à l'existence +d'aptitudes originelles propres à la race blanche. D'ailleurs ce que +nous savons de l'état social des peuples anciens montre que les cités +helléniques ont réalisé, pour la première fois peut-être, les conditions +favorables à la culture désintéressée des sciences. + +Les Grecs ont été un peuple navigateur. Ils ont de bonne heure colonisé +en Asie et en Sicile; ils ont senti l'utilité de demander des points de +repère au ciel pour s'orienter dans les traversées maritimes. + +La disparition progressive des montagnes lointaines, commençant par la +base, finissant par le sommet, ne leur a pas échappé. L'apparition de +nouvelles étoiles, corrélative d'un déplacement de quelques degrés vers +le Sud, a frappé leur attention. De plus la richesse acquise par le +commerce créait une classe d'hommes affranchis de la nécessité du labeur +quotidien, assurés du lendemain, libres de s'adonner aux études +abstraites. + +On s'explique ainsi qu'il se soit rencontré, 600 ans environ avant l'ère +chrétienne, un terrain propice à l'éclosion des idées de Thalès de +Milet. Les ouvrages de ce philosophe sont perdus et nous ne les +connaissons que par les extraits de Diogène de Laërce. Habitant l'Ionie, +il avait beaucoup voyagé; il était allé s'instruire auprès des prêtres +égyptiens, alors en grande réputation de savoir et contemplateurs +assidus des astres. Le premier, il paraît avoir enseigné avec succès +l'isolement et la sphéricité de la Terre. Il a reconnu la vraie cause +des éclipses dans l'interposition de la Lune entre la Terre et le Soleil +ou de la Terre entre le Soleil et la Lune. On nous dit même qu'il avait +déterminé la distance au pôle des principales étoiles de la Petite +Ourse, ce qui suppose la notion de l'axe du monde et la construction +d'un appareil propre à mesurer les angles. Le rapprochement de mesures +semblables, faites en des localités diverses, devait, un jour ou +l'autre, conduire à une valeur approchée des dimensions du globe +terrestre. + +Socrate, deux siècles après, jugeait encore l'entreprise bien +audacieuse: «Je suis convaincu, disait-il, que la Terre est immense et +que nous, qui habitons depuis le Phase jusqu'aux Colonnes d'Hercule, +nous n'en occupons qu'une très petite partie, comme les fourmis autour +d'un puits ou les grenouilles autour de la mer.» + +Les disciples de Socrate furent moins timides. Platon professa +expressément la doctrine des antipodes, dont Diogène de Laërce le +considère comme l'inventeur; c'est-à-dire qu'il admet que la Terre +possède une région diamétralement opposée à la nôtre, où la direction de +la verticale est renversée. + +Aristote est encore plus explicite. Il se range à l'opinion de Thalès, +qui regarde la Terre comme un globe immobile au centre du monde. Il +développe, en faveur de la sphéricité, l'argument de la silhouette +projetée sur le disque de la Lune pendant les éclipses. Il note +l'abaissement très sensible de l'étoile polaire sur l'horizon quand on +marche du Nord au Sud. Cela prouve non seulement que la Terre est ronde, +mais qu'elle n'est pas d'une grandeur démesurée. La surface terrestre +n'a pas, à proprement parler, de limites. Rien n'empêche que ce soit la +même mer qui baigne les Indes d'une part, les Colonnes d'Hercule de +l'autre. Notons au passage cette déclaration, qui a dû être l'origine +des audacieux projets de Colomb, et qui lui a permis, en tout cas, de +mettre son entreprise sous le patronage révéré du philosophe stagyrite. + +Des mathématiciens, auxquels Aristote fait allusion sans les nommer, +attribuent à la Terre 400000 stades de tour. C'est presque deux fois +trop s'il s'agit du stade olympique. Aristote paraît, au contraire, +trouver cette évaluation bien faible. A ce compte, fait-il observer, on +ne pourrait même pas dire que la Terre soit grande par rapport aux +astres. Mais Aristote n'admet pas que la Terre soit un astre. Il écarte +comme peu sérieuse l'opinion des pythagoriciens d'Italie, qui mettaient +la Terre au nombre des astres et la faisaient mouvoir autour de son +centre, de manière à produire l'alternance des jours et des nuits. + +Il n'y avait qu'une manière de trancher la question: c'était de procéder +à une mesure effective. Ce fut le principal titre de gloire +d'Ératosthène, astronome et chef d'école en grande réputation à +Alexandrie 200 ans avant notre ère. Il avait observé que, le jour du +solstice d'été, le Soleil arrive au zénith à Syène, dans la +Haute-Egypte, et que son image apparaît au fond d'un puits. Il mesure le +même jour la hauteur méridienne du Soleil à Alexandrie, qu'il considère +comme située sur le méridien de Syène. Le complément de cette hauteur +est la différence des latitudes. Connaissant la distance et admettant la +sphéricité de la Terre, il en déduit la circonférence du globe par une +simple proportion. + +Cette opération fut très admirée des anciens, au témoignage de Pline, et +le résultat était, en effet, satisfaisant pour l'époque. Le chiffre +donné, 250000 stades, aurait dû être remplacé par 246000 d'après +l'évaluation la plus probable du stade employé. Maintenant comment +Ératosthène savait-il qu'Alexandrie et Syène sont sur le même méridien? +Comment avait-il déterminé en stades la distance des deux stations? Il +est probable qu'il avait fait usage de plans cadastraux dressés depuis +longtemps pour les besoins de l'administration et de l'agriculture et +orientés par des observations gnomoniques. L'intérêt que les Égyptiens +attachaient à une orientation exacte est d'ailleurs attesté par la +construction des pyramides. + +La nécessité de combiner les observations de longitude avec les mesures +de latitude a été bien mise en lumière par Hipparque, le plus grand +astronome de l'antiquité, qui professait à Rhodes de 165 à 125 avant +notre ère. Il est l'auteur de la division du cercle en 360°, de la +définition des parallèles et des méridiens, d'un système de projection +plane encore employé. Le premier, il montra nettement qu'il faut +s'adresser au Ciel pour connaître la forme de la Terre. Il indique le +parti à tirer des éclipses pour la mesure des longitudes, et cette +méthode est demeurée, en effet, la seule capable de fournir des +résultats un peu exacts jusqu'à l'invention des lunettes. Il établit que +la valeur d'une carte est subordonnée à la détermination astronomique +des deux coordonnées (longitude et latitude) des principaux points. Et, +pour faciliter ces déterminations, il calcule des Tables d'éclipses et +de hauteurs du Soleil. + +Hipparque ne trouva malheureusement pas de successeurs capables de +réaliser le programme si judicieux qu'il avait tracé. Les conditions +d'exactitude d'une mesure astronomique furent complètement méconnues par +Posidonius, disciple d'Hipparque, qui entreprit de recommencer la +détermination d'Ératosthène. Les stations choisies furent Alexandrie et +Rhodes. La différence de latitude résultait de cette remarque que +l'étoile Canopus ne fait que paraître sur l'horizon de Rhodes, au lieu +qu'elle s'élève de 7°, 5 sur l'horizon d'Alexandrie. C'était un tort +déjà d'utiliser des observations faites à l'horizon plutôt qu'au zénith. +C'en était un autre de choisir deux stations séparées par la mer et dont +la distance linéaire ne pouvait être que grossièrement évaluée. Enfin +Rhodes est encore moins exactement que Syène sur le méridien +d'Alexandrie et l'on ne dit pas comment il a été tenu compte de la +différence de longitude. Malgré cela la détermination de Posidonius, +telle qu'elle nous est rapportée par Cléomède dans son _Abrégé de la +sphère_, donne encore un résultat meilleur que l'on n'aurait été fondé à +l'espérer: 240000 stades. + +Le géographe Strabon (20 ans après J.-C.) entreprit de corriger le +calcul de Cléomède en se fondant sur une autre évaluation, d'ailleurs +conjecturale, de la distance d'Alexandrie à Rhodes. Cette fois le +résultat fut beaucoup plus inexact, 180000 stades seulement. C'est un +exemple d'une de ces corrections malheureuses, dont l'histoire des +sciences offre plus d'un exemple. Mais il en est peu qui aient trouvé un +si long crédit. Bien des siècles devaient se passer avant qu'elle ne fût +rectifiée. Dès cette époque, du reste, bien avant les invasions des +barbares ou la révolution religieuse qui a transformé le vieux monde, il +est aisé de voir que la science grecque est en décadence. Les préjugés +vulgaires reprennent de l'empire, même sur les hommes instruits. +Posidonius trouve nécessaire de se transporter au bord de l'océan +Atlantique (qu'il appelle _mer extérieure_), pour s'assurer si l'on +n'entend pas le sifflement du Soleil plongeant dans la mer. Strabon +admet bien la sphéricité de la Terre, mais il croit que la zone torride +est inhabitable à cause de la chaleur excessive qui y règne. De l'autre +côté se trouve une autre zone habitée, mais toute communication avec ces +peuples lointains nous est interdite. Pline laisse voir une préférence +pour la doctrine des antipodes et l'isolement de la Terre, mais il est +préoccupé plus que de raison des objections populaires. Si la Terre est +isolée dans l'espace, se demande-t-il, pourquoi ne tombe-t-elle pas? +Sans doute parce qu'elle ne saurait pas où tomber, étant à elle-même son +propre centre. + +Ptolémée (140 ans après J.-C.) a passé longtemps, mais sans titre bien +établi, pour le représentant le plus distingué de l'Astronomie ancienne. +Son Ouvrage, publié à Alexandrie, porte le nom de _Construction ou +syntaxe mathématique_. Il est plus connu sous le nom d'_Almageste_, que +lui ont donné les traducteurs arabes. Nous signalerons seulement dans +son uvre ce qui a trait à la mesure de la Terre. Il se propose de +réaliser le plan de géographie mathématique ébauché par Hipparque, de +dresser la Carte du monde connu, en s'appuyant sur toutes les +déterminations de latitude et de longitude qu'il pourra rassembler, et +prenant pour méridien origine celui d'Alexandrie. L'intention est +louable, mais l'exécution très défectueuse. Ptolémée manque complètement +d'esprit critique dans le choix des matériaux nombreux qu'il rassemble +et commet de graves confusions dans les unités de mesure. + +Des siècles se passeront avant que l'oeuvre de Ptolémée soit reprise. +Les guerres civiles, les invasions, les bouleversements politiques +détournent de plus en plus les esprits de la culture paisible de la +Science. L'éloquence qui donne le pouvoir, le mysticisme qui console des +cruelles réalités de la vie font délaisser les recherches physiques. Il +est curieux de noter, à cet égard, le langage des écrivains appelés à +exercer par la suite le plus d'influence sur les esprits. Ainsi +Lactance, dans ses _Institutions divines_, considère la notion des +antipodes comme une mauvaise plaisanterie des savants, qui exercent +volontiers leur esprit sur des thèses invraisemblables. Saint Augustin, +dans la _Cité de Dieu_, ne rejette pas absolument la sphéricité de la +Terre, mais il ajoute: «Quant à ce qu'on dit qu'il y a des antipodes, +c'est-à-dire des hommes dont les pieds sont opposés aux nôtres, et qui +habitent cette partie de la Terre où le Soleil se lève quand il se +couche pour nous, il n'en faut rien croire; aussi n'avance-t-on cela sur +le rapport d'aucune histoire, mais sur des conjectures et des +raisonnements, parce que, la Terre étant suspendue en l'air et ronde, on +s'imagine que la partie qui est sous nos pieds n'est pas sans habitants. + +»Mais on ne considère pas que, lors même qu'on démontrerait que la Terre +est ronde, il ne s'ensuivrait pas que la partie qui nous est opposée +n'est pas couverte d'eau. Et d'ailleurs, quand elle ne le serait pas, +quelle nécessité y aurait-il qu'elle fût habitée? D'une part, l'Écriture +dit que tous les hommes viennent d'Adam et elle ne peut mentir; d'autre +part, il y a trop d'absurdité à dire que les hommes auraient traversé +une si vaste étendue de mer pour aller peupler cette autre partie du +monde.» + +Les scrupules de saint Augustin étaient, nous le savons, mal fondés; +mais cette tendance à subordonner les sciences de la nature à des +considérations morales, à opposer des textes révérés, mais mal compris, +aux résultats des recherches physiques, va dominer à peu près sans +conteste pendant le moyen âge tout entier. + +Il y eut cependant une renaissance appréciable des études astronomiques +chez les Arabes sous l'influence des auteurs grecs. Al-Mamoun, calife de +Bagdad, de 813 à 832, s'intéressait vivement aux choses du Ciel. On dit +que, vainqueur de l'empereur de Constantinople, il lui imposa, comme +condition de la paix, la remise d'un manuscrit de l'_Almageste_. Ce qui +est certain, c'est qu'il fit traduire Ptolémée et ordonna la mesure d'un +arc de méridien. Il y eut deux opérations distinctes quoique +simultanées, l'une dans la plaine de Sindjar en Mésopotamie, l'autre en +Syrie. Voici comment la première est rapportée par Aboulféda: «Les +envoyés se divisèrent en deux groupes; les uns s'avancèrent vers le Pôle +Nord, les autres vers le Sud, marchant dans la direction la plus droite +qu'il fût possible, jusqu'à ce que le Pôle Nord se fût élevé de 1° pour +ceux qui marchaient vers le Nord et abaissé de 1° pour ceux qui +s'avançaient vers le Sud. Alors ils revinrent au lieu d'où ils étaient +partis, et, quand on compara leurs observations, il se trouva que les +uns avaient avancé de 56 milles 1/3, les autres de 56 milles sans aucune +fraction. On s'accorda pour adopter la quantité la plus grande, celle de +56 milles 1/3.» + +D'après les conjectures les plus probables sur la valeur du mille +employé, ce résultat est plus loin de la vérité que celui d'Eratosthène. +Il ne semble pas qu'on se soit arrêté à la différence constatée, qui +aurait pu faire soupçonner que la Terre n'était pas exactement +sphérique. Les astronomes arabes n'ont pas persévéré dans la voie qui +s'offrait à eux. Ils se sont attachés à l'observation des éclipses, au +calcul des positions géographiques. Les catalogues d'Aboul Nasan (XIIIe +siècle), de Nasir-Ed-Dîn, d'Oulough-Beg, prince de Samarkand au XVe +siècle, marquent un progrès considérable sur les positions de Ptolémée. + +Ce mouvement ne fut suivi en Occident que d'assez loin, au fur et à +mesure de ce qu'exigeaient les progrès de la Navigation. Christophe +Colomb, persuadé de la rondeur de la Terre par ses voyages au long cours +et par la lecture des anciens, adoptait pour la circonférence terrestre +la fausse évaluation de Strabon, pour la différence de longitude entre +l'Europe et l'Inde une estimation plus fausse encore. Aussi prévoyait-il +que, pour rejoindre les Indes par l'Ouest, il aurait seulement 1100 +lieues de mer à franchir. Heureuse erreur, car, s'il eût mis en avant le +vrai chiffre, qui est de 3000 au moins, il n'eût trouvé personne pour +tenter l'aventure avec lui. On sait quelle peine Colomb eut à faire +accepter ses vues par une assemblée composée des hommes les plus +éclairés de l'Espagne. + +Quoi qu'il en soit, l'éclatant succès de Colomb, et bientôt après le +retour des compagnons de Magellan, mirent la rondeur de la Terre +au-dessus de toute discussion, et il ne se trouva plus personne pour +opposer à la réalité des antipodes l'autorité de Lactance ou de saint +Augustin. + +Mais le fait qu'une confusion avait pu se produire entre les Indes +orientales et les Indes occidentales, si éloignées en longitude, +montrait la nécessité de reprendre le calcul du rayon terrestre. Une +tentative intéressante fut faite dans ce sens, en 1528, par le médecin +Fernel. Il mesura la différence des hauteurs du pôle sur l'horizon de +Paris et sur l'horizon d'Amiens. Pour évaluer la distance, il avait +simplement fixé un compteur à une roue de sa voiture. Le résultat publié +par lui est assez exact, mais ce moyen grossier ne pouvait évidemment +inspirer beaucoup de confiance. + +Le Hollandais Snellius posa en 1615 le véritable principe des mesures +géodésiques et en fit l'application dans la plaine de Leyde. Il est +expliqué dans son Ouvrage: _De la grandeur de la Terre_, publié en 1617, +avec le sous-titre: «L'Eratosthène batave». Snellius est le premier qui +ait eu recours à la triangulation. Aux deux extrémités d'une base +soigneusement mesurée en terrain plat, il détermine les azimuts de deux +signaux bien visibles, reconnaissables à distance, et se prêtant l'un et +l'autre à l'installation d'un instrument propre à mesurer les angles. La +distance qui sépare ces deux signaux peut être calculée. On la prend +comme base d'un nouveau triangle, et ainsi de suite jusqu'à une station +finale dont la latitude est, comme celle du point de départ, déterminée +par les méthodes astronomiques. Dans un pays plat, tel que la Hollande, +il est possible de conserver aux triangles des dimensions modérées, de +façon qu'ils puissent être traités comme rectilignes. On garde aussi la +faculté d'orienter la chaîne des triangles sur le méridien, de façon +qu'un même astre passe simultanément au méridien des stations extrêmes. + +Il est facile aujourd'hui d'apercevoir des points faibles dans les +opérations de Snellius. La base effectivement mesurée est trop petite +(631 toises). Il y a des angles trop aigus dans les triangles et +peut-être, de l'aveu de l'auteur, des erreurs dans l'identification à +distance des points employés comme stations. La valeur annoncée pour le +degré de latitude (55100 toises) est notablement trop petite. Snellius +mourut sans avoir pu revoir ses calculs. Faits avec plus de soin, ils +auraient donné, d'après Muschenbroek, 57033 toises, chiffre assez +rapproché de la vérité. + +Une opération analogue, faite quelques années après par le P. Riccioli +en Italie, est, à tous les points de vue, défectueuse. La base mesurée +n'a que 1094 pas. Plusieurs angles sont fort aigus et sont conclus par +le calcul au lieu d'être observés. Aux résultats de la triangulation, +Riccioli propose à tort de substituer: soit la mesure de la dépression +de l'horizon en un lieu d'altitude connue, soit la mesure des hauteurs +apparentes mutuelles de deux points d'altitude connue. + +Ces deux méthodes sont sans valeur pratique à cause de la petitesse des +angles qui interviennent et de l'incertitude des réfractions terrestres. +Riccioli se flatte d'éliminer ces causes d'erreur en observant vers le +Midi, dans des lieux fort élevés, par des jours sereins. C'est une +dangereuse illusion. Le chiffre donné (62250 toises au degré) s'écarte +plus de la vérité, en sens contraire, que celui de Snellius. + +La première triangulation vraiment entourée de garanties est celle de +Picard en 1671. La base, mesurée près de Juvisy, avec des règles de bois +alignées au cordeau, a 5663 toises. L'arc total s'étend de Malvoisine, +au sud de Paris, à Sourdon, près d'Amiens. Les distances zénithales +méridiennes, mesurées avec un quadrant, sont différentielles, +c'est-à-dire indépendantes de l'erreur d'index, de la déclinaison de +l'étoile et, dans une grande mesure, de l'erreur d'excentricité. Le +parallélisme de la lunette au plan du limbe est soigneusement vérifié +par une méthode dont Picard est l'inventeur. La méridienne est tracée +par l'observation des hauteurs égales d'un même astre; elle est +contrôlée par des observations de digressions de la Polaire, d'éclipses +de satellites de Jupiter ou d'éclipses de Lune. Il y a, en somme, fort +peu à reprendre dans les observations de Picard, et les défauts qu'on y +relève ne lui sont guère imputables. La construction des instruments est +évidemment plus grossière que celle des théodolites modernes. Les +signaux naturels, arbres ou clochers, sont utilisés par économie. Il est +ordinairement impossible de placer l'instrument au point même que l'on a +visé. D'où la nécessité de réductions au centre, toujours pénibles et +incertaines. + +L'opération de Picard avait été entreprise sous les auspices de +l'Académie des Sciences récemment fondée. En même temps des missions +scientifiques étaient envoyées au Sénégal, à la Guyane, aux Antilles. +Dans les instructions remises aux observateurs, il leur était recommandé +de s'assurer si l'intensité de la pesanteur ne variait pas d'un lieu à +l'autre. Richer, qui observait à Cayenne, annonça en 1672 que le pendule +à secondes, emporté de Paris, devait être raccourci pour osciller dans +le même temps à Cayenne. En d'autres termes, l'intensité de la pesanteur +diminue quand on se rapproche de l'équateur. + +Personne assurément ne songe à placer Picard et Richer, observateurs +judicieux et exacts, sur le même rang que Newton. Il doit nous être +permis cependant de constater avec quelque fierté que les Communications +de nos compatriotes, faites en 1671 et 1672 à l'Académie des Sciences de +Paris, ont exercé une influence décisive sur l'éclosion des idées +contenues dans le livre immortel des _Principes de la Philosophie +naturelle_. + +[Illustration: Fig. 1. Pl. _XLIII._ Dispositions adoptées au XVIIIe +siècle pour la mesure des bases. D'après l'Ouvrage intitulé: _Voyage +historique dans l'Amérique méridionale_, par Don GEORGE JUAN et Don +ANTONIO DE ULLOA. Amsterdam, 1752.] + +[Illustration: Fig. 2. Pl. _XXXVIII._ Instrument employé au XVIIIe +siècle pour la mesure des hauteurs des astres.] + +Vers 1660, paraît-il, Newton avait conçu la pensée que la même force qui +dévie les projectiles de la ligne droite retient aussi la Lune dans son +orbite. Il avait tenté de faire une comparaison numérique en admettant +que cette force, dirigée vers le centre de la Terre, varie en raison +inverse du carré de la distance, mais il était parti d'une valeur très +inexacte du rayon terrestre. Les résultats étaient discordants. Newton +renonça à suivre les conséquences de cette idée. Il reprit son calcul +quand il connut le résultat de Picard: cette fois, la concordance était +parfaite. Newton en fut si ému qu'il ne put vérifier lui-même son +travail et dut recourir à l'obligeance d'un ami. + +De même, quand il connut le résultat de Richer, Newton fut amené à +penser, avant toute mesure, que la Terre ne devait pas être sphérique, +mais aplatie vers les pôles. S'il en est ainsi, les points de l'équateur +seront plus loin du centre, et par suite moins attirés que les pôles. + +Il est vrai que, même si l'on suppose la Terre sphérique, la pesanteur +doit subir une diminution appréciable à l'équateur du fait de la +rotation. Cette diminution, Newton est en mesure de l'évaluer par le +même raisonnement qui l'a conduit à la découverte de l'attraction +universelle. Il traite le mouvement diurne comme un mouvement absolu et +applique les principes de Galilée: indépendance de l'effet d'une force +par rapport au mouvement du point d'application, proportionnalité des +forces aux chemins parcourus dans un même temps. Soient R le rayon +équatorial, ω l'angle, en unité trigonométrique, dont tourne la Terre en +une seconde. Un corps qui demeure en repos relatif à l'équateur se +rapproche du centre à partir de la trajectoire rectiligne qui +résulterait de sa vitesse acquise. Cette déviation, en 1 seconde, a pour +valeur approchée Rω²/2. + +Le même corps, libre d'obéir à l'attraction terrestre, tomberait vers le +centre, en 1 seconde, d'une quantité que l'on représente par g/2, et que +fait connaître l'observation du pendule. La fraction de la pesanteur qui +s'emploie à maintenir le corps à la surface, sans le presser, est donc φ += Rω²/2: g/2 = Rω²/g. Les mesures de Picard et de Richer donnent pour la +valeur de ce rapport φ = 1/289. + +Cette diminution apparente de la pesanteur a son maximum à l'équateur et +s'évanouit progressivement quand on se rapproche du pôle. Mais, du +moment que la pesanteur apparente à la surface est variable, il n'y a +plus de probabilité pour que cette surface soit exactement sphérique, et +il faut qu'elle s'aplatisse pour satisfaire aux conditions d'équilibre +d'une masse fluide homogène. + +On peut tenter de vérifier la plus apparente au moins de ces conditions +en prenant comme figure extérieure un ellipsoïde de révolution. Soient +CA un rayon équatorial, CB le rayon polaire. Newton prend arbitrairement +CB/CA = 100/101. L'aplatissement ε est, par définition, 1/101. Le +rapport des attractions du corps entier sur les points A et B est +500/501. Deux canaux liquides rectilignes, dirigés suivant CA et CB, +exerceront sur le centre des pressions qui seront dans le rapport +101/100 x 500/501 = 505/501. Il est nécessaire pour l'équilibre que la +force centrifuge rétablisse l'égalité, en réduisant les attractions +exercées dans le plan de l'équateur dans la proportion de 4/505 ou +(4/5)ε. Réciproquement, on peut poser ε = (5/4)φ, et cette relation doit +subsister tant que l'aplatissement reste faible. Or, l'expérience a +donné φ = 1/289. On en déduit ε = 1/230. Cette méthode de calcul s'étend +aux autres planètes pourvu qu'on les suppose homogènes, qu'elles aient +des satellites et des diamètres apparents mesurables. + +Dans les deux premières éditions du Livre des _Principes_, Newton dit +que l'hypothèse d'une densité croissante vers le centre donnerait un +aplatissement plus fort. C'est une erreur corrigée dans la troisième +édition. + +Newton ne possède pas les formules d'attraction, aujourd'hui courantes, +des ellipsoïdes homogènes. Il y supplée par des tâtonnements et des +artifices géométriques. Il arrive ainsi à reconnaître que, de l'équateur +au pôle, l'accroissement de la pesanteur apparente est proportionnel au +carré du sinus de la latitude. Laplace dit que ce résultat est donné +sans démonstration. En réalité la preuve est ébauchée, et les +développements que Newton fonde sur cette loi montrent qu'il +l'envisageait autrement que comme une simple conjecture. + +On parvient ainsi à représenter assez bien les observations pendulaires +des savants français, faites à Paris, Gorée et Cayenne. Il semble +cependant que la décroissance de la pesanteur vers l'équateur soit plus +prononcée que la formule ne l'indique. Cet écart fait présumer ou une +densité croissante vers le centre, ou un aplatissement plus fort. Nous +savons aujourd'hui que c'est la première hypothèse qui est la vraie. +Notons encore au passage cette opinion hardie que l'aplatissement pourra +être mieux déterminé par les observations du pendule que par les mesures +d'arc de méridien. + +Pour apprécier le très haut mérite de l'oeuvre de Newton, il faut, par +un coup d'oeil jeté sur la littérature scientifique du temps, se rendre +compte combien le champ parcouru par lui était alors inexploré; combien +les idées qu'il a défendues ont eu de peine à s'imposer aux plus +distingués de ses contemporains, comme Huygens ou Bernoulli. Entre ces +fertiles et brillants esprits, Newton apparaît comme le moins asservi à +ses propres conceptions, comme le plus prompt à se soumettre à la +décision des faits. Il ne s'est pas perdu en doutes stériles sur la +réalité des forces, en discussions métaphysiques sur le caractère +relatif de tout mouvement observé. Il a été de l'avant sur des +hypothèses qu'il savait inexactes, mais qui renfermaient un appel +implicite à l'expérience. C'est en interrogeant la nature avec une +docilité constante que Newton a obtenu la plus riche moisson qu'il ait +jamais été donné à un homme de science de recueillir. + + + + +CHAPITRE II. + +L'APLATISSEMENT DU GLOBE. +ESSAIS DE THÉORIE MATHÉMATIQUE DE LA FIGURE DE LA TERRE. + + +Trois ans après l'apparition du Livre des _Principes_, Christian Huygens +publiait, à Leyde, son _Traité de la lumière, avec un discours sur la +cause de la pesanteur_. La première Partie de l'Ouvrage est mémorable +comme posant les bases de la théorie ondulatoire de la lumière. Les +idées de Huygens sur la cause de la pesanteur se rattachent à la théorie +des tourbillons de Descartes et offrent aujourd'hui pour nous moins +d'intérêt. Pour le savant hollandais, la gravité reste une puissance +occulte inhérente au centre du globe. Cela revient à supposer toute la +masse de la Terre réunie en un seul point. Même dans cette hypothèse +erronée, l'aplatissement apparaît comme une conséquence de la fluidité +primitive. Huygens formule ce principe fécond: «La surface des mers est, +en chacun de ses points, normale à la direction de la pesanteur», et il +en déduit pour l'aplatissement du globe le chiffre 1/578, pas même la +moitié de ce que Newton avait trouvé dans l'hypothèse d'un globe +homogène, soumis dans toutes ses parties à l'attraction universelle. + +La réalité de l'aplatissement était mise en doute aussi bien que sa +valeur. Thomas Burnet, théologien anglais, lui opposait des raisons qui +nous semblent aujourd'hui n'avoir rien de scientifique. Eisenschmidt, +mathématicien allemand, formulait une objection d'un caractère plus +grave. Réunissant les mesures connues du degré terrestre, il trouvait +que leur valeur linéaire va en croissant vers l'équateur, et il en +déduisait, correctement du reste, que la Terre est allongée vers les +pôles[1]. + +[Note 1: EISENSCHMIDT, _Dissertation de la figure de la Terre_. +Strasbourg, 1691.] + +Cassini, adoptant cette conclusion, entreprit de la vérifier. Il aurait +fallu, pour le faire d'une façon probante, mesurer deux arcs de méridien +séparés en latitude par un grand espace. On pensa qu'il suffirait de +relier par une chaîne de triangles Dunkerque à Perpignan, et que la +comparaison des degrés au nord et au sud de Paris trancherait la +question. Cette opération importante est décrite dans l'Ouvrage +intitulé: _De la grandeur et de la figure de la Terre_, Paris, 1720. Le +degré moyen fut trouvé égal à 56960 toises au Nord, à 57097 toises au +Sud, ce qui donne raison à Eisenschmidt contre Newton et indique un +allongement de 1/95. Mais il est reconnu aujourd'hui que de graves +erreurs s'étaient glissées dans la mesure de l'arc du Sud et que le +chiffre final repose sur une base des plus fragiles. + +Considérant ce résultat comme établi, Mairan entreprit de le justifier +théoriquement[2]. Il déploie beaucoup d'ingéniosité pour mettre en doute +la fluidité primitive de la Terre. Ne peut-elle pas, dit-il, avoir été +primitivement allongée? Alors la force centrifuge n'aurait fait que +diminuer l'allongement sans le détruire. Reste à concilier la forme +oblongue avec l'augmentation constatée de la pesanteur vers le pôle. +Mairan forge dans ce but une loi compliquée, faisant varier la pesanteur +en raison inverse du produit des rayons de courbure principaux en chaque +point de la surface. + +[Note 2: MAIRAN, _Recherches géométriques sur la diminution des degrés +en allant de l'équateur vers les pôles_. Paris, 1720.] + +Newton accordait, avec raison, peu de crédit aux chiffres de Cassini, +comme aux raisonnements de Mairan. Dans la troisième édition de son +Ouvrage, parue l'année qui précéda sa mort (1726), il maintient la +position qu'il avait prise concernant la figure de la Terre. Mais, sous +l'influence d'un amour-propre national mal placé, l'opinion publique en +France se prononçait fortement pour Cassini. Celui-ci, d'ailleurs, +annonçait de nouvelles vérifications. La mesure d'un arc de parallèle +par Brest, Paris et Strasbourg, exécutée en collaboration avec Maraldi, +de 1730 à 1734, lui semblait décisive. «Ces observations, disait le +commissaire de l'Académie, se sont trouvées si favorables au sphéroïde +allongé que M. Cassini a eu la modération de ne pas vouloir en tirer +tout l'avantage qu'il eût pu à la rigueur et de s'en retrancher une +partie.» En réalité, la démonstration est plus faible encore que celle +qui se fonde sur l'arc de méridien. + +[Illustration: Fig. 3. Pl. _XXXIX_ Instrument employé au XVIIIe siècle +pour la mesure des angles géodésiques.] + +Jean Bernoulli, qui s'était déjà trouvé en conflit avec Newton dans une +controverse célèbre, concourait en 1734 pour un prix de l'Académie des +Sciences de Paris. Pour cette double raison, il devait incliner vers +l'opinion qui dominait en France. Aussi le voyons-nous s'écrier pour +conclure: «Après cette heureuse conformité de notre théorie avec les +observations célestes, peut-on plus longtemps refuser à la Terre la +figure du sphéroïde oblong, fondée d'ailleurs sur la discussion des +degrés de la méridienne, entreprise et exécutée par le même M. Cassini +avec une exactitude inconcevable?»[3]. + +[Note 3: TODHUNTER, _A history of the mathematical theories of +attraction and the figure of the earth_, 1873.] + +A cela un disciple de Newton, Désaguliers, répondait qu'aucune loi +d'attraction, aucune distribution de densité à l'intérieur ne pouvait se +concilier avec l'ellipsoïde allongé. C'était aller trop loin. Clairaut +montra depuis qu'avec un noyau solide d'une forme convenable +l'ellipsoïde allongé pourrait être figure d'équilibre. D'autre part, +l'Anglais Childrey estimait que la Terre devait être allongée parce +qu'il tombe annuellement sur les pôles plus de neige que le Soleil n'en +peut fondre. C'était méconnaître l'influence de la marche des glaciers +et de la dérive des banquises. + +La thèse de Newton trouvait d'ailleurs des partisans distingués, même en +France. En 1720, un écrit anonyme parut sous le titre: _Examen +désintéressé des diverses opinions concernant la figure de la Terre_. +Sous couleur de rapporter impartialement les arguments pour et contre, +il faisait bonne justice des prétentions de Cassini à une exactitude +supérieure. L'auteur dissimulé de l'Ouvrage était Maupertuis, +académicien et homme du monde, bien reçu chez les grands et en rivalité +avec Cassini. En 1732, il publia, sous son nom cette fois, un _Discours +des différentes figures des astres_. Il y commente et justifie avec +intelligence les résultats de Newton. Il montre comment la mesure de +deux arcs de méridien éloignés est nécessaire pour déduire des valeurs +un peu sûres des demi-axes de l'ellipse. + +Sous l'impression produite par le Livre de Maupertuis, l'Académie des +Sciences résolut de procéder à une expérience décisive. Deux expéditions +furent organisées. L'une devait se rendre au Pérou, l'autre en Laponie. +En vue de la mesure des bases, on commanda au même artiste, Langlois, +deux règles de fer aussi égales que possible, connues depuis sous les +noms de _toise du Pérou et de toise du Nord_. + +[Illustration: Fig. 4 Cercle méridien portatif de Brünner employé pour +la mesure des latitudes dans le Service géographique de l'Armée +française.] + +Maupertuis, désigné comme chef de l'expédition de Laponie, se mit en +route en avril 1736. Il emmenait avec lui Clairaut, Camus, Lemonnier +fils, l'abbé Outhier; Celsius, professeur d'Astronomie à Upsal, se +joignit à eux. Deux relations nous sont parvenues, écrites, l'une par +Maupertuis, l'autre par l'abbé Outhier. Elles se complètent utilement +sur plus d'un point. Les triangulations et les visées astronomiques, +contrariées par les marécages, les moustiques, la brume autour des +sommets, la rigueur du climat, furent cependant menées à bien dans l'été +et l'automne de 1736. On mesura une base de 7406 toises sur la glace +d'un fleuve et l'on s'installa pour le reste de l'hiver dans le village +de Tornea, enseveli sous la neige. Les calculs, mis au net, donnaient 57 +422 toises au degré. La comparaison avec l'arc français portait +l'aplatissement à 1/178, chiffre supérieur à celui que Newton avait +prévu. En tout cas, aucun doute ne pouvait subsister sur sa réalité. «On +tint la chose secrète, dit Maupertuis, tant pour se donner le loisir de +la réflexion sur une chose peu attendue que pour avoir le plaisir d'en +apporter à Paris la première nouvelle.» + +[Illustration: Fig. 5. Cercle azimutal de Brünner, employé dans le +Service géographique de l'Armée française.] + +Le départ eut lieu en juin 1737. Au moment de l'embarquement, un +accident survint. Les instruments tombèrent à la mer et ne purent être +repêchés que déjà endommagés par la rouille. On doit reconnaître aussi +que toutes les vérifications désirables n'avaient pas été faites et leur +omission donna lieu, de la part des amis de Cassini, à quelques +critiques justifiées. + +La mission du Pérou comprenait Godin, Bouguer, La Condamine, plusieurs +auxiliaires. Elle s'adjoignit ultérieurement deux officiers espagnols, +George Juan et Antonio de Ulloa. Godin, le plus ancien académicien, +était le chef nominal. + +Le départ eut lieu à La Rochelle, le 16 mai 1735, près d'un an avant +celui des académiciens du Nord. Mais l'expédition devait durer bien +davantage et les résultats ne furent élucidés que longtemps après. On +n'avait pas encore mesuré un degré de latitude sur trois quand les +nouvelles d'Europe apprirent le retour et le succès des académiciens du +Nord, partis les derniers. + +Ce retard tenait à bien des causes et n'avait pas été sans quelque +profit pour la Science. On avait fait escale à la Martinique, à +Saint-Domingue; on avait entrepris des recherches sur la réfraction, sur +le pendule. C'est à Saint-Domingue que Bouguer imagina et fit réaliser +le pendule invariable. On arriva à Quito le 13 juin 1736; mais à partir +de ce moment des difficultés sans nombre surgirent, occasionnées par le +climat inconstant du pays, son caractère montueux, l'impossibilité +d'obtenir un concours efficace des autorités espagnoles et des indigènes +et aussi, on doit le dire, par le défaut d'entente des observateurs. +Chacun d'eux s'appliquait à garder le plus possible le secret de ses +chiffres et à dissimuler dans ses opérations ce qui pouvait donner prise +à la critique. Il fut fait, en réalité, deux triangulations distinctes +et trois relations furent publiées, dues respectivement à Bouguer, à La +Condamine et aux officiers espagnols. Nous devons à cette circonstance +de connaître divers détails qu'un rapport fait en commun eût laissés +dans l'ombre et qui sont utiles pour apprécier l'exactitude du résultat +final. Cette critique a été faite d'une manière pénétrante par Delambre +dans un travail demeuré longtemps inédit et que M. Bigourdan a eu le +mérite de mettre en lumière[4]. + +[Note 4: G. BIGOURDAN, _Sur diverses mesures d'arc de méridien, faites +dans la première moitié du XVIIIe siècle_ (_Bulletin astronomique_, t. +XVIII, p. 320).] + +Bouguer et La Condamine s'étaient promis de ne point faire connaître au +public les déterminations astronomiques exécutées en premier lieu, +reconnues plus tard défectueuses, et qu'il avait été nécessaire de +recommencer. Mais La Condamine, écrivain facile, causeur brillant et +intarissable, était l'homme du monde le moins propre à tenir strictement +un engagement de ce genre. Les trois académiciens, rentrés en France en +1744, 1745 et 1751, mirent le public au courant de leurs aventures et de +leurs travaux. Bouguer publia en 1752 une _Justification des Mémoires de +l'Académie_, pour se plaindre des indiscrétions de son collègue. Une +vive polémique s'ouvrit et ne se termina que par la mort d'un des +adversaires. + +[Illustration: Fig. 6. Signal de Saint-Antoine, pylône en briques, +construit pour le Service géographique de l'Armée.] + +Ces querelles personnelles ont perdu de leur intérêt aujourd'hui, et ne +doivent pas nous empêcher d'accorder, aux uns comme aux autres, le +tribut d'éloges qui leur est dû. Les missionnaires du Pérou, pas plus +que ceux de Laponie, n'ont dit le dernier mot sur la question ardue de +la forme de la Terre. Ils ont, au prix d'efforts et de travaux +méritoires, mis hors de doute la réalité de l'aplatissement. Pour la +valeur du degré de latitude à l'équateur, Bouguer donne 56 736 toises, +La Condamine 56 714 toises, les officiers espagnols trouvent 56 768 +toises. Adoptons le premier résultat, qui tient le milieu entre les deux +autres. Combiné avec le degré du Nord, il donne l'aplatissement 1/223, +plus fort que celui de Newton. La correction aurait dû, nous ne pouvons +en douter aujourd'hui, être faite en sens contraire. On arrive au +chiffre plus vraisemblable 1/324 si l'on substitue aux données de +Maupertuis celles d'une mission suédoise qui opéra sur le même terrain +de 1801 à 1803 sous la direction de Svanberg. L'arc du Pérou fait aussi +l'objet d'une revision qui s'exécute en ce moment par les soins du +gouvernement français. Tant que les résultats n'en seront pas publiés, +les travaux des académiciens du XVIIIe siècle resteront un élément +essentiel dans notre connaissance des dimensions du globe terrestre. Il +faut en dire autant d'un arc de méridien mesuré vers la même époque par +Lacaille dans le voisinage du cap de Bonne-Espérance, repris au siècle +suivant par Maclear et Airy, et que l'intervention du gouvernement +anglais promet d'étendre bientôt à travers l'Afrique australe tout +entière. + +[Illustration: Fig. 7. Mesure d'une base géodésique avec une règle +monométallique. La règle est installée sous un abri, que l'on enlève par +portions pour le reconstruire plus loin. Elle est enfermée dans une auge +qui assure l'uniformité de la température et visée à ses deux extrémités +à l'aide de microscopes.] + +D'importantes recherches théoriques s'accomplissaient, vers la même +époque, dans la voie ouverte par Newton. Mac Laurin, dans son _Traité +des fluxions_, publié en 1742, résolut le problème de l'attraction d'un +ellipsoïde homogène de révolution sur un point intérieur quelconque. Il +démontra que l'ellipsoïde aplati est une figure d'équilibre pour une +masse fluide homogène tournant autour du petit axe avec une vitesse +convenable. + +Les _Mathematical dissertations_ de Thomas Simpson, parues en 1743, +établissent l'existence d'une vitesse angulaire limite, au delà de +laquelle l'équilibre relatif est impossible. Elles montrent que deux +ellipsoïdes différents peuvent répondre à une même vitesse angulaire. + +Tant que les recherches mathématiques n'avaient pour objet que des corps +homogènes, on pouvait douter qu'elles fussent susceptibles d'une +application utile aux planètes. Clairaut fut le premier à s'engager avec +succès dans la voie difficile de l'attraction d'un ellipsoïde +hétérogène. Sa _Théorie de la figure de la Terre_ (1743), où se déploie +un talent analytique de premier ordre, demeure sur bien des points un +modèle qui n'a guère été dépassé. Clairaut suppose que les surfaces +d'égale densité sont, aussi bien que la surface extérieure, des +ellipsoïdes de révolution autour d'un même axe, mais il laisse +arbitraire la loi de variation de densité, aussi bien que la loi de +variation d'ellipticité d'une couche à l'autre. Il admet seulement (ce +qui est d'ailleurs fort vraisemblable) que, d'une couche à l'autre, la +densité augmente toujours quand on se rapproche du centre. + +Partant de ces hypothèses, Clairaut démontre tout une série de lois +remarquables. Appelons: + +a, b les demi-axes d'une couche quelconque, ρ la densité correspondante; + +e l'ellipticité b-a/a de cette même couche; + +e_1 l'ellipticité de la surface externe; + +φ le rapport de la force centrifuge à la pesanteur équatoriale sur la +surface externe; + +g_e la pesanteur à l'équateur; + +g la pesanteur à la latitude Ψ. On trouve alors: + +_Première loi._--Les ellipticités vont toujours en croissant de la +surface au centre. + +_Deuxième loi._--Le rapport e/a³ prend des valeurs croissantes de la +surface au centre. + +_Troisième loi._--Si l'on pose n = (5/2)φ - e_1, on peut écrire +approximativement + +g = g_e(1 + n sin² Ψ). + +_Quatrième loi._--L'ellipticité e_1 de la surface externe est toujours +comprise entre φ/2 et 5φ/4. + +_Cinquième loi._--Si l'on regarde _e_ et ρ comme des fonctions inconnues +de _a_, on peut écrire une équation différentielle qui relie ces deux +fonctions, et qui devient intégrable si l'on adopte pour ρ certaines +formes simples en fonction de _a_[5]. + +[Note 5: Nous renverrons, pour la démonstration de ces propriétés, au +_Traité de Mécanique céleste_ de Tisserand, t. II.] + +Les trois dernières lois sont précieuses en ce qu'elles ont lieu pour +toute distribution des matériaux à l'intérieur, sous la réserve que +cette distribution rentre dans les hypothèses, d'ailleurs passablement +larges et souples, de Clairaut. Il n'est pas toutefois démontré, ni même +probable que la constitution du globe terrestre s'y conforme +rigoureusement. Une infraction à ces lois, établie par l'expérience, ne +serait donc pas un paradoxe mathématique. + +Ces mêmes lois sont approximatives, et s'obtiennent en négligeant la +seconde puissance de l'ellipticité. On peut se permettre cette +simplification pour la Terre et pour la Lune. Il est plus difficile de +s'en contenter pour Jupiter ou Saturne. Dans un Mémoire inséré aux +_Annales de l'Observatoire de Paris_, t. XIX, Callandreau a montré +comment les énoncés des lois de Clairaut devraient être complétés pour +ces deux planètes. + +La troisième loi confirme et précise l'énoncé de Newton, concernant la +variation de la pesanteur à la surface. Elle montre comment la forme du +globe pourrait être connue exactement par les seules mesures du pendule, +s'il ne fallait pas compter avec les anomalies locales. + +La limite inférieure de l'ellipticité, donnée par la quatrième loi, +correspond à l'aplatissement de Huygens et à la concentration de toute +la masse en un seul point. La limite supérieure conduit à +l'aplatissement de Newton et à l'homogénéité de toute la masse. + +Cette quatrième loi se vérifie pour la Terre, Jupiter et Saturne, +c'est-à-dire pour les astres où la durée de rotation et l'ellipticité +sont l'une et l'autre mesurables. En ce qui concerne le Soleil, Mercure, +Vénus, la Lune et Mars, les deux limites de Clairaut font seulement +prévoir une ellipticité insensible, ce qui est encore conforme à +l'observation. Il n'y a pas là, évidemment, une démonstration précise, +mais une présomption sérieuse pour considérer la théorie de Clairaut +comme exacte dans ses grandes lignes. + +[Illustration: Fig. 8. Transport des abris pour la mesure d'une base. +(Expédition française dans la République de l'Équateur, sous la +direction du Colonel BOURGEOIS.)] + + + + +CHAPITRE III. + +RÉSULTATS GÉNÉRAUX DES MESURES GÉODÉSIQUES. +VARIATIONS OBSERVÉES DE LA PESANTEUR A LA SURFACE. + + +En décidant l'adoption d'une unité de longueur fondée sur les dimensions +du globe terrestre, la Convention nationale donna une impulsion +puissante et durable aux études géodésiques. De cette époque datent les +perfectionnements apportés par Gambey dans la division des cercles, par +Borda dans l'emploi du théodolite et la mesure des bases par les règles +bimétalliques. La méthode des moindres carrés, la théorie de la +compensation des mesures surabondantes allaient bientôt aussi entrer +dans la pratique à la suite des mémorables travaux de Gauss et de +Bessel. + +Des nécessités pratiques aisées à comprendre avaient fait reposer la +valeur du mètre sur les mesures de Delambre et de Méchain, mesures un +peu hâtives et n'embrassant pas encore toute l'étendue désirable en +latitude. Mais, quand l'exemple donné par la France eut été suivi dans +les pays étrangers avec un succès croissant, quand des chaînes de +triangles eurent été tracées à travers les vastes plaines de la Russie +et de l'Inde, il devint clair que la complexité du problème dépassait ce +que l'on avait d'abord présumé. + +Les méthodes de calcul fondées sur la comparaison de deux arcs seulement +supposent en effet: + +1º Que sur un même méridien l'arc d'un degré croît régulièrement de +l'équateur au pôle; + +2º Que sur deux méridiens différents les arcs d'un degré, pris à la même +latitude, ont même longueur; + +3º Que cette longueur est la même, à latitude égale, dans l'hémisphère +boréal et dans l'hémisphère austral. + +Or ces propriétés n'appartiennent qu'à une catégorie restreinte de +surfaces. Elles ne peuvent être réalisées exactement pour la figure +apparente de la Terre, hérissée d'inégalités et sujette à mille +changements avec le temps. Le point de départ de la géodésie consiste à +définir une surface idéale, assez simple pour se prêter au calcul, assez +voisine de la surface réelle pour que l'on puisse rapporter sans erreur +chaque point de la surface réelle à un point correspondant de la surface +idéale ou _surface géodésique_. + +[Illustration: Fig. 9. Abri de campagne pour le cercle méridien. +(Expédition française dans la République de l'Équateur.)] + +On pourrait être tenté d'adopter une sphère, à cause de la simplicité +qui en résulterait pour les calculs. Les raisonnements de Newton, +confirmés par les mesures d'arc des académiciens français, font prévoir +que la sphère choisie, quel qu'en soit le rayon, s'écartera trop de la +surface réelle, et que la correspondance point par point ne pourra être +établie avec certitude. + +On se rapprochera davantage de la surface réelle si l'on adopte comme +surface géodésique un ellipsoïde de révolution. On pourra prendre pour +valeurs des demi-axes soit celles que suggère la dynamique dans +l'hypothèse de l'homogénéité, soit celles qui mettent d'accord, dans la +théorie de Clairaut, deux mesures de la pesanteur faites à des latitudes +différentes, soit enfin celles qui mettent d'accord les valeurs +linéaires du degré mesurées sous deux latitudes différentes. + +Ce dernier choix, qui ne suppose rien sur la constitution intérieure, +sera sans doute jugé le plus rationnel. Mais du moment que l'on dispose +de plus de deux arcs de méridien ou de plus de deux mesures de +pesanteur, il faut s'attendre à ce que les observations soient +imparfaitement représentées, peut-être même à ce qu'on soit obligé de +leur imputer des erreurs inadmissibles. En prenant pour surface +géodésique un ellipsoïde à trois axes inégaux, on disposera de deux +paramètres de plus, mais cet expédient entraînera dans les calculs une +complication plus grande, et jusqu'à ce jour il n'a pas été trouvé +avantageux d'y recourir. + +La définition de la latitude, de la longitude, de l'altitude par rapport +à l'ellipsoïde de révolution ne comporte aucune difficulté. Mais ces +grandeurs ne sont pas directement mesurables: on peut au contraire +définir les coordonnées géographiques d'un point de la surface réelle de +telle manière qu'elles deviennent accessibles à l'observation. Ainsi +l'on appelle _latitude_ l'angle de la verticale avec l'équateur ou le +complément de l'angle de la verticale avec l'axe du monde. Pour +direction de l'axe du monde, on adopte le milieu des digressions d'une +circumpolaire en hauteur et en azimut. On a ainsi, très sensiblement, +l'axe instantané de rotation du globe terrestre. Cet axe n'est pas fixe +par rapport aux étoiles, puisqu'il éprouve les mouvements de précession +et de nutation. On ne peut affirmer qu'il soit fixe par rapport au globe +terrestre, mais son excursion totale ne dépasse pas quelques mètres. +Enfin la verticale elle-même peut changer de direction, dans une faible +mesure, sous l'influence des variations météorologiques, de la dérive +des glaces polaires, de la circulation du fluide interne. On ne peut +donc pas compter, d'une manière absolue, sur l'invariabilité des +latitudes géographiques. + +De même, le méridien en un point étant défini par la direction de la +verticale et par celle de l'axe instantané de rotation du globe +terrestre, on ne doit pas se flatter que les différences de longitude +soient invariables, ni que la variation de l'angle horaire d'une étoile +soit rigoureusement proportionnelle au temps. Mais des opérations +classiques et d'une exécution assez rapide permettront toujours +d'installer un instrument dans le méridien et de comparer la marche +d'une pendule à celle du Ciel. On s'est demandé s'il n'y aurait pas +avantage, pour la définition des coordonnées géographiques et de +l'heure, à remplacer l'axe instantané de rotation par l'axe principal +d'inertie, qui s'en écarte toujours très peu et qui a plus de chances de +demeurer fixe par rapport à des repères terrestres. Ce système, bien que +soutenu avec talent par Folie, ancien directeur de l'Observatoire +d'Uccle, n'a pas prévalu, et les astronomes sont demeurés fidèles aux +définitions anciennes. La réforme, en effet, pourrait ne pas atteindre +son but à cause des fluctuations de la verticale; et, ce qui est plus +grave, la latitude et la longitude cesseraient d'être des points +d'observation, toujours vérifiables et n'impliquant aucune hypothèse sur +la constitution du globe, pour devenir des résultats de calcul. Rien +n'indique, en effet, par rapport aux étoiles, la situation de l'axe +principal d'inertie. Il faut la déduire de la théorie du mouvement de la +Terre autour de son centre de gravité, théorie nécessairement +imparfaite, en raison de l'ignorance où nous sommes de la constitution +intérieure du globe et des changements qui peuvent s'y accomplir. + +[Illustration: Fig. 10. Montage d'un abri pour les observations +géodésiques. (Expédition française dans la République de l'Équateur.)] + +L'altitude est également susceptible de deux définitions différentes. On +serait tenté d'appeler ainsi la longueur interceptée sur la verticale, à +partir du lieu d'observation, par la surface géodésique, c'est-à-dire +par l'ellipsoïde de révolution qui satisfait le mieux à l'ensemble des +mesures d'arc. Malheureusement cet ellipsoïde est, lui aussi, un être +fictif, un résultat de calcul, et l'on n'aperçoit pas à première vue la +possibilité de s'y rattacher par des opérations physiques. + +[Illustration: Fig. 11. Établissement d'un signal pour les visées +géodésiques. (Expédition française dans la République de l'Équateur.)] + +Le point de départ naturel pour la mesure des hauteurs est la surface +moyenne des mers, obtenue en faisant abstraction des dénivellations +accidentelles ou périodiques produites par les vents et les marées. +Cette surface coïnciderait avec l'ellipsoïde de Newton si la Terre était +homogène, avec l'ellipsoïde de Clairaut si la constitution intérieure du +globe était régulière. Mais elle doit avant tout satisfaire à une +exigence qui exclut toute possibilité de définition analytique. Elle +doit être une surface de niveau pour l'ensemble des forces qui agissent +sur le globe terrestre, y compris la force centrifuge, l'attraction des +continents et des montagnes. Cette surface, appelée _géoïde_, peut être +prolongée à travers les terres en vertu de sa définition mécanique. Les +parties saillantes, surtout si elles sont formées de roches denses, +dévient le fil à plomb et provoquent un renflement du géoïde, en sorte +que celui-ci reproduit, dans une mesure atténuée, les inégalités de la +surface réelle. Quand on exécute des nivellements de proche en proche à +partir du rivage de la mer, c'est par rapport au géoïde que l'on +détermine les altitudes des stations successives. La pesanteur au niveau +de la mer étant variable, deux surfaces de niveau ne sont pas séparées +partout par une même distance sur la normale commune. Il serait donc +rationnel de prendre comme mesure de l'altitude finale non pas la somme +des échelons verticaux franchis dans les divers nivellements, mais la +somme des travaux négatifs accomplis par la pesanteur. A cette condition +seulement, tous les points d'une surface de niveau quelconque auront des +altitudes exprimées par le même chiffre. Mais, jusqu'à présent, cette +distinction ne présente guère qu'un intérêt théorique. + +[Illustration: Fig. 12. Mesure des bases à l'aide des fils de métal +invar de M. C.-E. Guillaume. Mise en place d'un repère mobile.] + +Quand on exécute une chaîne de triangles, on réduit les angles à +l'horizon et l'on ramène la valeur linéaire de la base au niveau de la +mer. Cela revient à reporter sur le géoïde les constructions faites, +avec la supposition tacite que la verticale de chaque station, prolongée +jusqu'au géoïde, le rencontrerait encore normalement. Sauf peut-être +l'arc du Pérou, aucune des triangulations exécutées jusqu'à ce jour ne +traverse un pays assez montueux ou assez élevé pour mettre cette +hypothèse en défaut. Tout cheminement exécuté avec le théodolite et le +niveau donne, le long d'une ligne déterminée, l'écart de la surface +réelle et du géoïde. Les observations astronomiques associées relient +aux directions fixes fournies par les étoiles les verticales des +diverses stations. Elles permettent, en conséquence, de construire une +section soit de la surface réelle, soit du géoïde. Avec une série de +sections parallèles, on peut établir un modèle en relief. Quand ce +travail aura été fait pour la plus grande partie du globe terrestre, on +pourra dire quelle est la surface géodésique, à définition simple, qu'il +convient d'adopter comme se rapprochant le plus du géoïde. + +Il s'en faut de beaucoup, à l'heure présente, que ce vaste programme +soit réalisé. En laissant de côté les irrégularités locales, on ne +trouve pas de difficulté insurmontable pour placer sur une même ellipse +les différents arcs de méridien mesurés. La concordance, toutefois, est +médiocre, et l'on ne doit pas espérer, dans la détermination de +l'aplatissement, une précision très élevée. Delambre et Méchain +l'évaluaient à 1/334 d'après l'ensemble des triangulations effectuées à +la fin du XVIIIe siècle. Bessel, en 1837, a proposé 1/299,5; Clarke, en +1880, 1/(293,5 ± 1,1). L'erreur probable indiquée est sans doute trop +faible, car deux seulement des arcs utilisés, de petite étendue, tombent +dans l'hémisphère austral, et la symétrie par rapport à l'équateur n'est +point démontrée ni même vraisemblable d'après la distribution des +continents. Les valeurs correspondantes du demi petit axe et du demi +grand axe sont respectivement, en kilomètres, 6356,607 et 6378,284. Le +moment approche, à ce qu'il semble, où la discussion de Clarke pourrait +être reprise avec avantage. Depuis, l'arc anglo-français a reçu une +extension considérable par la jonction de l'Algérie et de l'Espagne. +D'importantes triangulations ont été reprises ou inaugurées au +Spitzberg, au Canada, au Pérou, dans l'Afrique australe. Ces travaux, +dont une Association géodésique internationale encourage le +développement, doivent être considérés comme ayant pour but de faire +connaître les irrégularités du géoïde, plutôt qu'une valeur plus exacte +de l'aplatissement. Alors même que tous les arcs de méridien mesurés +seraient applicables sur une même ellipse, il resterait à démontrer que +toutes ces ellipses ont même centre, que les lieux des points d'égale +latitude sont plans et de courbure uniforme. Ce dernier point ne peut +être élucidé que par des mesures suffisamment nombreuses d'arcs de +parallèle, accompagnées de déterminations de longitudes très précises. + +Le doute à ce sujet est d'autant plus permis que l'aplatissement proposé +par Clarke, tenant le milieu entre les deux chiffres que suggèrent les +recherches de Mécanique céleste d'une part, les mesures de la pesanteur +de l'autre, ne concorde d'une manière vraiment satisfaisante ni avec +l'un ni avec l'autre. + +[Illustration: Fig. 13. Mesure des bases à l'aide des fils de métal +invar. Alignement des repères mobiles.] + +Les mesures de la pesanteur, fondées sur l'observation du pendule, +offrent sur les opérations géodésiques l'avantage de pouvoir s'exécuter +sur toute l'étendue des continents, dans les régions montagneuses les +plus âpres, et jusque dans les îles semées au milieu des mers. Elles se +prêtent donc à une répartition plus égale entre les deux hémisphères et +entre les diverses latitudes. La troisième loi de Clairaut permettrait, +à la rigueur, de déduire l'aplatissement superficiel de deux mesures de +pesanteur seulement, exécutées l'une près de l'équateur, l'autre dans +les régions polaires. Par la combinaison d'un plus grand nombre de +résultats, on atténuera l'effet des erreurs d'observation et des +anomalies locales. En suivant cette marche, de Freycinet a trouvé, pour +l'inverse de l'aplatissement, 286,2; Sabine, 284,4; Foster, 289,5; +Clarke, en 1880, 292,4. Tous ces aplatissements sont, on le voit, plus +forts que ceux qui résultent des triangulations. Dans ces dernières +années, on a trouvé le moyen d'effectuer des mesures suffisamment +précises, même en pleine mer. Sans doute l'observation du pendule +demeure impraticable à bord des navires, mais on y supplée par la +lecture simultanée du point thermométrique d'ébullition de l'eau et de +la colonne barométrique. La première lecture donne en effet, pour la +pression atmosphérique, une évaluation indépendante de l'intensité de la +pesanteur, au lieu que la seconde en est affectée d'une manière +sensible. + +[Illustration: Fig. 14. Mesure de l'intervalle de deux repères mobiles à +l'aide d'un fil de métal invar. Le fil, dont la portée est de 24m, est +tendu par deux poids de 10 kg. L'emploi de ces fils, comparé à celui des +règles métalliques, réduit le temps et la dépense exigés par la mesure +des bases dans la proportion de 10 à 1, sans nuire sensiblement à la +précision.] + +L'observation du pendule présente encore sur les mesures d'arc +l'avantage de se rapporter à une localité précise, et par suite se prête +mieux à l'étude des irrégularités locales. En pays de plaine, la +variation de la gravité avec la latitude suit assez bien les prévisions +de la théorie. Mais le voisinage de la mer ou des montagnes donne +ordinairement lieu à des surprises. Des hypothèses vraisemblables sur la +densité des masses montagneuses avaient fait penser aux géodésiens que +le niveau de la mer pourrait être relevé d'un millier de mètres, dans le +voisinage des côtes, par l'attraction des continents. Les travaux +récents de M. Helmert, fondés principalement sur l'observation du +pendule dans les Alpes, montrent que cette estimation est exagérée. +Entre le géoïde et l'ellipsoïde de révolution qui s'en rapproche le +plus, l'écart ne doit nulle part dépasser 200m. C'est peu en comparaison +des inégalités de la surface réelle, qui atteignent 9km de part et +d'autre du niveau des mers, et sont par suite du même ordre de grandeur +que la différence des rayons polaires et équatoriaux. Il y a donc une +influence cachée qui diminue l'attraction des parties saillantes et +augmente l'attraction des parties creuses. Cette remarque est +importante, comme nous le verrons dans un des Chapitres suivants, pour +l'étude de la structure interne. Mais, avant d'entrer dans ce sujet +difficile, il est à propos de jeter un coup d'oeil d'ensemble sur le +relief actuel et de résumer l'enseignement qu'il peut nous offrir. + + + + +CHAPITRE IV. + +LES GRANDS TRAITS DU RELIEF TERRESTRE +ET LE DESSIN GÉOGRAPHIQUE. + + +L'inspection d'un globe terrestre suggère de diviser la surface de notre +planète en deux parties: l'une recouverte d'eau et plus voisine du +centre que le géoïde ou surface moyenne des mers, l'autre émergée et +plus éloignée de ce même centre. + +Ces deux parties sont, à tous les points de vue, bien loin d'être +équivalentes. Non seulement les océans l'emportent par l'étendue, mais +leur profondeur moyenne, 4000m environ, surpasse de beaucoup l'altitude +moyenne des terres émergées, altitude qui ne dépasse pas 700m. Si le +niveau des océans s'abaissait de 2300m, on obtiendrait ce que les +géographes appellent la _surface d'équidéformation_; les nouvelles +lignes de rivage opéreraient une répartition plus juste; les terres +émergées formeraient alors la partie du globe que l'on doit considérer +comme saillante et les océans ne recouvriraient plus que la partie +déprimée, de même volume que la première (_Pl. I_). + +Il est digne d'attention que le dessin actuel des continents ne serait +pas, dans cette hypothèse, profondément transformé. On verrait l'Asie +s'agrandir par l'Est, en s'annexant les archipels des Kouriles, du +Japon, des Philippines, plus encore au Sud-Est, où elle engloberait les +îles de la Sonde et de l'Australie. L'Europe s'augmenterait au +Nord-Ouest d'une terre nouvelle qui fermerait l'Atlantique au Nord en +réunissant à la Grande-Bretagne l'Islande et le Groenland. On verrait +apparaître dans l'axe de l'Atlantique deux grandes îles longitudinales +jalonnées de foyers volcaniques. Ces changements exceptés, on peut dire +que les grandes masses continentales et les grandes dépressions +océaniques conserveraient à peu près leur importance et leur situation +relatives. + +Mais, pas plus dans l'état nouveau que dans l'état actuel, on ne verrait +apparaître l'égalité ou la symétrie entre les deux hémisphères. Il y a +deux fois plus de terres émergées au nord de l'équateur qu'au sud. Leur +importance va toujours croissant, dans l'hémisphère boréal, depuis +l'équateur jusqu'au cercle polaire. Dans l'hémisphère austral elle va en +diminuant de l'équateur jusque vers le cinquantième degré de latitude, +où la mer règne à peu près sans partage. Les terres se montrent de +nouveau dans les hautes latitudes antarctiques et forment une masse +continentale importante autour du pôle Sud, au lieu que le pôle Nord est +occupé par une mer profonde, comme l'a montré l'exploration de Nansen. + +Un même parallèle, en général, traverse aussi bien des bassins profonds +que des plateaux élevés. On ne peut donc pas considérer l'altitude comme +étant une fonction de la latitude; il n'y a point accumulation spéciale +des terres vers les pôles ni vers l'équateur et la croûte solide +participe, tout aussi bien que la mer, à l'aplatissement géodésique. On +ne peut pas non plus rattacher simplement l'altitude à la longitude, en +regardant la surface comme formée de fuseaux alternativement soulevés et +déprimés. Toutefois cette représentation serait déjà plus près de la +réalité. Les masses continentales, et plus encore les presqu'îles, ont +tendance à se développer dans le sens Nord-Sud plutôt que dans le sens +Est-Ouest. + +Le contraste noté tout à l'heure entre les calottes polaires rentre dans +une loi plus générale. Le relief ne manifeste pas une distribution +symétrique autour d'un centre, mais au contraire une opposition +diamétrale des dépressions aux saillies et _vice versa_. Ainsi le centre +du continent asiatique a pour antipode le centre de l'océan Pacifique. +Que l'on décrive sur un globe terrestre un grand cercle ayant son pôle +dans l'Europe occidentale, on limitera un hémisphère où il y aura +presque égalité entre la terre et la mer, pendant que, pour l'hémisphère +opposé, le rapport correspondant sera seulement 1/8,3. Si l'on considère +les surfaces continentales du premier hémisphère, on trouve que le +vingtième seulement de leur surface a pour antipodes des terres +émergées. + +Cette circonstance témoigne, tout aussi bien que l'aplatissement, en +faveur de la fluidité primitive de la Terre. Elle montre que, au moins à +une certaine époque, les pressions ont pu se répartir et se transmettre +à travers toute la masse du Globe avec une certaine liberté. On pourrait +être tenté de voir dans le même fait une infraction au principe posé par +Newton, concernant l'égalité des pressions exercées au centre par +diverses colonnes liquides. Il semble, en effet, que la pesanteur doit +reprendre la même valeur en des points symétriques par rapport au +centre, en sorte que l'équivalence des pressions exige l'égalité des +altitudes. Mais cette conséquence n'est forcée que si l'on suppose la +Terre homogène, et l'inégale densité des matériaux du globe terrestre +peut aisément compenser une différence de longueur, d'ailleurs +relativement faible. + +Après l'abaissement fictif que nous avons fait subir au niveau des mers +pour obtenir la surface d'équidéformation, le groupement des terres +émergées rentre plus exactement dans une formule simple. On peut dire +qu'elles se rattachent à trois masses principales, situées dans +l'hémisphère Nord, qui prennent leur plus grande extension vers le 60e +degré de latitude nord, vont en s'amincissant vers le Sud, +disparaissent, et se retrouvent soudées ensemble vers le pôle austral. +Ces trois masses continentales ont respectivement leurs centres dans la +Scandinavie, la Sibérie orientale, la région du lac des Esclaves, +c'est-à-dire qu'elles sont espacées de 120° en longitude. La séparation +admise ici entre l'Europe et la Sibérie orientale semblera peut-être +quelque peu fictive. Elle se justifie par l'existence d'une dépression +qui, tout en n'étant pas occupée par la mer, n'en est pas moins très +marquée et très étendue. D'ailleurs ces trois régions constituent des +plateaux archéens, émergés de longue date et qui ont joui à travers les +périodes géologiques d'une stabilité presque complète. + +Les extensions données à l'Europe au Nord-Ouest, à l'Asie au Sud-Est se +justifient non seulement par le relevé des profondeurs marines, mais par +la Géologie historique. La répartition des espèces végétales et animales +dans les îles, la nature des dépôts ramenés par les sondages, montrent +que ces portions de mer peu profondes, rattachées aux continents +actuels, ont été effectivement émergées à une époque où la vie était +déjà répandue à la surface de la Terre. + +Il est à remarquer que l'Australie, considérée comme prolongement +péninsulaire de l'Asie, l'Afrique considérée comme annexe du plateau +Scandinave, n'admettent point le même méridien central que la masse +continentale dont on fait dépendre chacune d'elles. L'une et l'autre +sont déviées fortement du côté de l'Est: une différence de même sens et +non moins marquée existe, en longitude, entre l'Amérique du Nord et +l'Amérique du Sud. + +La liaison des péninsules australes aux continents est imparfaite et le +rétrécissement des terres émergées, quand on marche du Nord au Sud, ne +se fait pas d'une manière continue. Il existe en effet une zone +transversale de rupture à peu près parallèle à l'équateur et située à +quelque distance au nord de celui-ci. + +Le long de cette zone on voit s'enchaîner des bassins approximativement +circulaires, bordés de hautes montagnes ou de cassures récentes. Ce sont +des régions instables, sujettes aux éruptions ou aux tremblements de +terre. On les nomme les _fosses méditerranéennes_, parce que le fossé +qui sépare l'Europe de l'Afrique en fournit les exemples les mieux +caractérisés et les mieux connus. Il faut y joindre les chotts +Sahariens, la Mer Noire, la Mer Morte, la dépression Arabo-Caspienne, +celle du Turkestan chinois, les mers du Mexique et des Antilles. + +On doit à Lowthian Green d'avoir donné un énoncé géométrique embrassant +ces divers faits. Il suffit de considérer les centres des trois masses +continentales de l'hémisphère Nord comme les sommets d'un tétraèdre +régulier inscrit dans la sphère, et dont le quatrième sommet tomberait +au pôle antarctique. Les arêtes et notamment les parties voisines des +sommets, correspondront alors à des régions saillantes, les centres des +faces aux points de plus grande dépression. On peut aussi déplacer les +sommets du tétraèdre de quantités égales sur des droites partant du +centre, de manière à faire grandir le solide en le laissant semblable à +lui-même. Quand son volume sera devenu équivalent à celui de la sphère, +les pointements qui apparaîtront en dehors de la sphère représenteront +approximativement les continents. On reconnaît sans peine qu'ils seront +élargis au Nord, allongés en pointe vers le Sud, que leur développement +sera maximum vers le 60e degré de latitude Nord, pendant que les mers +auront leur plus grande extension d'une part au pôle Nord, de l'autre +vers le 55e degré de latitude australe (_Pl. II_). + +L'accord avec les faits est assez remarquable pour engager à la +recherche d'une explication physique. La Terre, dans son ensemble, +montrerait une tendance à se déformer, à partir d'un ellipsoïde de +révolution, pour se rapprocher de l'aspect extérieur d'un tétraèdre +régulier. Or on peut citer des expériences où cette déformation +s'accomplit, pour ainsi dire, spontanément. Un tube cylindrique de +caoutchouc, quand la pression du milieu ambiant augmente, prend une +section triangulaire: un ballon de verre où l'on a fait le vide et que +l'on échauffe à la température de ramollissement du verre se déprime en +quatre points situés à 120 degrés les uns des autres. L'expérience +réussit encore avec un ballon sphérique de caoutchouc que l'on dégonfle +progressivement. Dans ces divers cas la déformation est imposée parce +que le volume de l'enceinte diminue proportionnellement plus vite que la +superficie de l'enveloppe. Il y a lieu de penser que le même conflit +doit se produire dans le refroidissement d'une planète primitivement +fluide et qui s'enveloppe d'une croûte, suivant la conception de +Descartes. La surface de cette enveloppe peu conductrice arrive assez +vite à la température d'équilibre qu'elle doit prendre sous l'influence +des rayons solaires. A partir de ce moment toute la déperdition de +chaleur se fait aux dépens de la masse interne, qui se contracte par +suite plus que l'écorce, et, comme celle-ci n'est pas assez tenace pour +se soutenir sans appui, la conservation de la forme sphérique est +impossible. + +Maintenant la déformation a-t-elle comme terme nécessaire un tétraèdre? +On a invoqué, pour le démontrer, soit le principe de la moindre action, +soit le principe de la conservation de l'énergie. On fait valoir que, la +sphère ayant la propriété d'enfermer le plus grand volume possible sous +une surface donnée, le tétraèdre est, parmi les polyèdres réguliers +convexes, celui qui enferme sous une surface donnée le plus petit +volume. Le tétraèdre serait par suite, entre les figures dérivées de la +sphère, celle qui réalise au prix du plus petit changement de surface +une diminution de volume imposée. Mais cette conséquence ne serait +rigoureuse que si le champ des déformations était limité aux figures +convexes, et ni la théorie, ni l'observation ne donnent lieu de croire +qu'il en soit ainsi. Malgré cette incontestable lacune mathématique, le +système de Green est digne d'une grande attention à cause du nombre des +faits qu'il se montre capable de comprendre et d'assimiler. Il la mérite +d'autant mieux que l'auteur a réussi à faire rentrer dans sa théorie les +deux anomalies les plus apparentes que présente, à première vue, le +dessin géographique. + +Il y a lieu de se demander, en effet, pourquoi les trois masses +continentales allongées suivant un méridien présentent une solution de +continuité, une cassure orientée parallèlement à l'équateur et d'où +vient que, dans chacune de ces arêtes, la partie australe est déviée +vers l'Est par rapport à la moitié Nord. + +L'explication, analogue à celle des vents alizés, fait intervenir la +rotation du globe et la force centrifuge. Lorsque les sommets du +tétraèdre situés dans l'hémisphère Nord accusent leur saillie, ils +effectuent autour d'eux une sorte d'aspiration et empruntent des +matériaux au Nord comme au Sud. Mais c'est dans le premier cas que le +changement de vitesse résultant de la variation de latitude est le plus +sensible. Les masses venues du Nord et s'éloignant de l'axe ont une +vitesse acquise trop faible et demeurent en retard sur la rotation de la +Terre. + +Inversement, les matériaux appelés de l'équateur vers la protubérance +Sud possèdent à la suite de ce déplacement un excès de vitesse et +prennent l'avance sur la rotation du Globe. Il se produit ainsi sur +chaque arête méridienne du tétraèdre une sorte de torsion, capable de +déterminer la rupture et d'entraîner vers l'Est la partie australe. La +ligne de discontinuité, marquée par le chapelet des fosses +méditerranéennes, est une nouvelle aire de dépression, ajoutée à celle +que constituent déjà les centres des faces du tétraèdre. Si l'on néglige +cet effet de torsion, le diamètre issu de chaque sommet va passer au +centre de la face opposée. La correspondance diamétrale des dépressions +et des saillies, indiquée par l'observation, est aussi une conséquence +de la définition géométrique du polyèdre. + +C'est surtout cette concordance qui assure à l'hypothèse tétraédrique +une grande supériorité sur la théorie proposée antérieurement par Élie +de Beaumont pour coordonner géométriquement les principaux traits du +relief terrestre. Cette théorie, après avoir passé par une période de +brillante faveur, n'a plus de partisans aujourd'hui. Nous en dirons +cependant quelques mots, parce qu'elle a son point de départ dans +l'observation de faits bien avérés et qui ne doivent pas être perdus de +vue. + +L'idée qu'une loi précise commande la distribution des parties +saillantes et déprimées n'est pas invraisemblable _a priori_. Il n'y a +pas de chaîne de montagnes où l'on ne reconnaisse avec facilité la +répétition fréquente d'un petit nombre d'alignements. Cette circonstance +ne peut être mise en doute, bien qu'elle soit un peu exagérée dans +certaines cartes topographiques, en raison de la propension qu'on +éprouve, dans la description d'un objet compliqué, à simplifier et à +répéter des traits déjà connus. Ce parallélisme est un vestige des +puissants efforts latéraux qui ont suivi la consolidation de l'écorce et +en ont altéré le niveau. La direction dominante d'une chaîne résume +l'effort principal, poussée ou traction, qui lui a donné naissance. +Entre cet effort primitif et les mouvements ultérieurs qui sont venus +superposer leurs effets aux siens, entre les efforts simultanés qui ont +agi dans diverses régions de la Terre, y a-t-il indépendance ou +coordination géométrique? La seconde opinion est plus probable dans +l'hypothèse de la fluidité primitive et d'une écorce relativement mince +et certaines analogies font prévoir que les lignes de moindre +résistance, où se produiront les plissements, fractures ou déchirures, +dessineront les arêtes d'un polyèdre régulier inscrit. C'est ainsi que +des formes polygonales d'une régularité remarquable apparaissent dans la +solidification d'une croûte qui se fendille par retrait. L'expérience en +est souvent faite dans les creusets des métallurgistes. Les colonnades +basaltiques, dont les affleurements dessinent parfois des pavages +hexagonaux presque parfaits, ont pris naissance de cette manière dans le +refroidissement des coulées de lave. + +Maintenant quel polyèdre régulier convient-il d'associer à la sphère +pour expliquer les principaux traits du relief terrestre? Élie de +Beaumont a donné la préférence au dodécaèdre, dont les faces sont des +pentagones. Le motif de ce choix est la faculté que l'on possède, en +prolongeant par des grands cercles les arêtes ou les diagonales des +faces, de constituer à la surface de la sphère un réseau très riche, +doué de propriétés géométriques nombreuses. Mais cette richesse même, en +rendant trop facile l'établissement de coïncidences approchées avec les +chaînes de montagnes terrestres, enlève à ces coïncidences beaucoup de +leur prix. Il est rationnel évidemment d'attacher une importance +particulière soit aux arêtes mêmes du dodécaèdre, soit aux lignes qui en +dérivent le plus directement. Élie de Beaumont met à part quinze grands +cercles, qu'il appelle _cercles primitifs_, et qui peuvent être associés +trois à trois, de manière à former des triangles trirectangles, +admettant chacun comme pôle un sommet du dodécaèdre. Le mode +d'orientation adopté par lui consiste à faire tomber l'intersection de +deux cercles primitifs rectangulaires sur le mont Etna, et à faire +pivoter le système jusqu'à ce qu'un autre cercle primitif vienne +s'aligner sur la Cordillère des Andes. Mais les coïncidences obtenues de +cette manière ne sont pas assez précises pour entraîner la conviction et +les chaînes de montagnes ainsi rattachées à des lignes homologues n'ont, +d'après l'histoire géologique, aucun titre à être considérées comme +contemporaines. Enfin, objection plus grave, le dodécaèdre pentagonal +est une figure centrée. A chaque sommet correspond comme antipode un +autre sommet, au centre de chaque face le centre d'une autre face. Si +donc le Globe terrestre était construit sur ce plan, il devrait arriver +qu'à une partie saillante correspondrait une autre partie en relief +diamétralement opposée. C'est le contraire qu'on observe dans presque +tous les cas. Il faut donc plutôt chercher la formule de coordination du +côté des solides réguliers qui, comme le tétraèdre, réalisent +l'association inverse. Pour ces diverses raisons on a cessé d'attribuer +au dodécaèdre pentagonal aucune signification concrète, et la discussion +est circonscrite entre les partisans du tétraèdre de Green et ceux qui +refusent de voir dans l'ensemble du relief terrestre aucune +manifestation de symétrie. + +On ne peut nier cependant que les crêtes des montagnes, les lignes de +rivage formées par voie de cassure, les axes des fosses océaniques +allongées, ne manifestent une préférence pour certaines orientations. +Élie de Beaumont, en dressant la liste des angles de position par +rapport au méridien pour les chaînes de montagnes les mieux étudiées, +trouvait des chiffres groupés en très grand nombre autour de certaines +valeurs particulières. Plus tard, J. Dana a établi par de nombreux +exemples la prédominance de deux alignements: l'un du Sud-Ouest au +Nord-Est, l'autre du Nord-Ouest au Sud-Est. Au premier se rattachent la +côte asiatique orientale, l'axe de la Nouvelle-Zélande, la chaîne des +Alleghanys, l'axe de l'Atlantique Nord, l'axe de l'Atlantique Sud, les +monts Scandinaves. On peut faire rentrer dans le second le grand axe du +Pacifique, les montagnes Rocheuses, la côte du Pérou, le chenal de +l'Atlantique moyen, divers groupes d'îles du Pacifique. Si ces +alignements étaient visibles dans toutes les parties du Globe, sa +surface pourrait être assimilée à un échiquier de cases rhomboïdales +obliques sur le méridien et séparées par des lignes de relief ou de +rupture. Mais il faut se rappeler que beaucoup de chaînes montagneuses, +dont l'existence passée est attestée par la discordance ou le plissement +des couches, ont actuellement disparu, ensevelies par la mer ou nivelées +par l'érosion. Ces causes de ruine ont été relativement peu actives sur +notre satellite, et il en résulte que la disposition en échiquier est +plus aisément reconnaissable sur le globe lunaire que sur le nôtre. + +Au lieu d'étudier la disposition en plan des lignes de relief, on peut +se demander si quelque loi générale ne se dégage pas de l'examen des +coupes verticales. + +On est généralement porté à regarder les continents comme des +intumescences convexes, les mers comme des cuvettes concaves. L'ensemble +des nivellements et des sondages modernes montre que cette manière de +voir est fort éloignée de la vérité. Le fond des bassins océaniques est +habituellement convexe. Non seulement il participe à la courbure +générale du Globe, mais il a sa courbure propre, qui est, au moins dans +un sens, encore plus marquée. De la sorte, les parties les plus creuses, +appelées _fosses océaniques_, sont rejetées près des bords et forment +des vallées allongées parallèles aux lignes de rivage. + +Les continents offrent exactement la disposition inverse, ou du moins +ils l'ont présentée au moment où ils ont émergé, avant que l'érosion +n'ait eu le temps de modifier leur structure. Leur partie centrale est +une cuvette ou un assemblage de cuvettes, et les chaînes de montagnes +suivent les côtes. Les fleuves nés dans l'intérieur sont obligés, pour +rejoindre la mer, de faire brèche à travers une barrière plus ou moins +élevée. Les coupes de l'Afrique australe, de l'Amérique boréale suivant +des parallèles ressemblent à celles d'une assiette renversée suivant un +diamètre. Si l'on veut définir la montagne comme étant le squelette du +continent, on doit considérer ce squelette comme extérieur, à la façon +de la coquille d'un crustacé. + +Cette structure a été plus ou moins, à l'origine, celle de tous les +continents. Depuis, elle est devenue moins nette dans beaucoup de cas, +l'érosion ayant affaibli ou rasé la ceinture de montagnes et accru par +sédimentation le domaine de la frange ou bordure externe. Des +communications de plus en plus larges se sont établies entre les bassins +intérieurs et les mers voisines. Il reste cependant en Asie, en Afrique, +dans l'Amérique du Nord, des régions étendues sans écoulement aucun vers +l'Océan. + +Partout les points de grande altitude sont plus voisins de la mer que du +centre du continent, et tendent à s'aligner, comme les fosses +sous-marines, parallèlement au rivage. L'ensemble de ces faits se résume +dans une loi que M. de Lapparent énonce ainsi: «Au moment où une grande +ligne de relief se constitue sur le Globe, elle forme le rivage d'une +dépression océanique ou lacustre sous laquelle elle s'enfonce par son +versant le plus incliné et, en général, l'importance de la chaîne à +laquelle elle donne naissance est en rapport avec celle de la dépression +qu'elle côtoie.» + +La dissymétrie des versants est une loi générale. Le versant le plus +rapide, faisant face à la plus grande dépression, est en moyenne deux +fois plus incliné que l'autre. On arrive au fond des fosses océaniques +par une pente rapide quand on vient de la terre, par une pente douce +quand on vient du large. Dans les contrées couvertes de plissements en +échelons, l'altitude va croissant d'une ride à l'autre du côté où elles +présentent toutes l'inclinaison la plus forte. Mais cette structure est +sujette à être modifiée par l'érosion. La dernière ride, la plus haute +et la plus exposée aux vents humides, est vouée à une ruine plus +prompte. Les cours d'eau y font brèche en reculant leurs sources, et la +ligne de partage des eaux se trouve fréquemment reportée en arrière des +sommets les plus élevés. + +La manière dont la glace et les eaux pluviales interviennent pour +transformer le relief terrestre nous est connue par l'observation +quotidienne. Elle fait l'objet de Chapitres importants dans les Traités +de Géologie et de Géographie physique. Nous ne ferons qu'effleurer cette +question, malgré l'intérêt toujours actuel qu'elle présente, parce +qu'elle nous écarterait de notre objet principal, qui est d'éclairer par +l'étude de la Terre celle des autres corps célestes. + + + + +CHAPITRE V. + +L'HISTOIRE DU RELIEF TERRESTRE. +LES PRINCIPALES THÉORIES OROGÉNIQUES. + + +En cherchant à définir les grands traits du relief terrestre, nous avons +reconnu que ces traits, à première vue irréguliers et capricieux, +deviennent mieux intelligibles quand on se place au point de vue +historique. Ils tendent à se rapprocher d'une formule simple et presque +mathématique si on les considère comme les restes d'une structure +primitive que des causes toujours en action tendent à effacer. + +Ces causes, dont l'étude forme l'objet principal de la Géographie +physique, dérivent toutes plus ou moins directement de la radiation +solaire. L'atmosphère, l'eau, la glace modifient le relief du Globe avec +lenteur dans les régions arides, avec une promptitude relative dans les +contrées où les précipitations sont abondantes. La substance des +montagnes, entraînée peu à peu, vient s'étaler sur les plaines ou se +déposer près des rivages. Les profondeurs mêmes de l'Océan reçoivent un +continuel dépôt de débris organiques. Mais leur comblement ne s'opère +qu'avec une lenteur extrême, et c'est là, mieux que sur les terres +émergées, que l'on peut trouver les caractères encore reconnaissables de +la structure initiale. + +A ce sujet, une remarque importante doit être faite: l'ensemble des +causes actuelles, de celles dont nous pouvons mesurer les effets dans la +période historique, concourt d'une manière évidente au nivellement +général de la surface. L'érosion détruit les montagnes, les sédiments +comblent les mers. Parfois, il est vrai, l'érosion, en déchaussant des +massifs de roches dures, fait apparaître des formes plus abruptes, mais +elle n'accroît jamais l'altitude des cimes. Les cônes soulevés ou +construits par des éruptions volcaniques, les redressements locaux qui +peuvent résulter des tremblements de terre n'ont qu'un volume +insignifiant en comparaison des chaînes de montagnes, plus insignifiant +encore auprès des fosses océaniques. Ce ne sont donc pas les causes +actuelles, celles qui accumulent sous nos yeux les terrains stratifiés, +qui ont pu créer le relief terrestre, établir des écarts de 9km à 10km +dans le sens vertical entre la surface réelle et le géoïde. L'érosion ne +rend pas compte de la figure actuelle des montagnes, moins encore de +l'existence des fosses océaniques. + +[Illustration: Fig. 15. Exemple de formes superficielles en rapport avec +la structure interne. (Cluse du Jura bernois.) DE LAPPARENT, _Abrégé de +Géologie_, _fig._ 25, p. 105.] + +On a le droit, assurément, en Géologie, de limiter le champ de ses +recherches. C'est ainsi qu'une école nombreuse, longtemps prépondérante +en Angleterre sous l'influence de Lyell, ne voulait reconnaître que +l'action des causes actuelles, reléguant tout le reste dans un passé +lointain et inaccessible. L'Astronomie nous fait une obligation de nous +placer au point de vue inverse: la formation des terrains stratifiés, +l'action de l'air et de l'eau sur la surface deviennent dans l'évolution +d'un corps céleste des épisodes presque négligeables. Certaines planètes +ont déjà traversé cette phase de leur histoire; d'autres ne l'ont pas +encore atteinte et, sur la Terre elle-même, l'action habituellement +cachée et assoupie des forces internes se révèle comme prépondérante par +la grandeur de ses effets. Leur rôle du reste n'est pas terminé; il est +fort possible qu'elles interviennent encore de nos jours, concurremment +avec les agents atmosphériques, ou qu'elles provoquent dans l'avenir de +nouveaux cataclysmes, après un repos qui aurait embrassé la période +historique tout entière. + +Tant que les sondages océaniques sont demeurés rares et clairsemés, les +chaînes de montagnes sont apparues comme les accidents les plus +importants du relief terrestre. On a dû reconnaître que leur formation +était étroitement mêlée à l'histoire du Globe, même depuis l'apparition +de la vie à sa surface. En effet, les couches évidemment constituées par +des dépôts lentement accomplis dans une nappe liquide, couches +primitivement horizontales, présentent des redressements, des plis, des +dislocations qui accusent l'intervention de forces extrêmement +puissantes. D'autre part, une chaîne de montagnes est nécessairement +plus ancienne que les dépôts horizontaux qui sont venus s'appuyer sur +ses flancs. L'époque de la formation de ces dépôts, comme celle de la +formation des couches plissées, est caractérisée par les débris +organiques qui s'y trouvent. Un examen attentif permet donc d'établir un +ordre chronologique entre les chaînes de montagnes et l'on peut espérer +de reconstituer les états successifs du relief terrestre. Cette branche +d'études (_Géodynamique interne ou Orogénie_) a fait dans ces derniers +temps de très grands progrès, et la connaissance de ses principaux +résultats est utile pour aborder l'examen des planètes autres que la +Terre. + +[Illustration: Fig. 16. Exemple de plis couchés amincis, étirés et +partiellement enlevés par ablation superficielle. DE LAPPARENT, _Abrégé +de Géologie_, _fig._ 158, p. 400.] + +Les pays de montagnes offrent des coupes naturelles où la série des +couches apparaît à première vue, où les terrains de même nature et de +même âge se retrouvent de part et d'autre d'un accident de terrain qui +les interrompt. Les parties externes du massif présentent de nombreux +plis, parfois régulièrement ondulés, mais le plus souvent redressés, +renversés, couchés, charriés par de puissants efforts latéraux. +L'épaisseur d'une même couche est loin d'être uniforme dans toute son +étendue. Il n'est pas rare de voir une série de plis comprimée en forme +de coin ou dilatée en éventail. Il arrive même que la continuité d'une +même couche est interrompue par une _faille_ ou dénivellation brusque. +En pareil cas le compartiment resté au niveau le plus élevé chevauche +fréquemment sur l'autre, et l'ordre de superposition primitif se trouve +renversé. La production de failles successives et de charriages +consécutifs aboutit à la structure _imbriquée_ ou _en écailles_, souvent +observée dans les Alpes françaises. + +[Illustration: Fig. 17. Exemple d'une structure montagneuse +imparfaitement transformée par l'érosion. Causse du Larzac. (D'après la +Carte au 1/200000 dressée par le Service géographique de l'Armée. +Feuille de Rodez.)] + +Bien que les failles répondent, en général, à des effondrements sur +place, elles n'accusent point leur existence par des murs verticaux. +L'érosion est intervenue pour adoucir le relief. Elle arrive même, avec +le temps, à faire disparaître toute différence de niveau entre des +plaines contiguës, dont les stratifications sont discordantes. Les eaux +peuvent aussi enlever la tête d'un pli couché, en couper la racine. Et, +quand les fragments épargnés ont été charriés par la suite à 30km ou +50km de distance, on conçoit qu'il puisse devenir très difficile de +remonter à leur origine et à leur situation initiale. Ces +bouleversements indéniables n'embrassent en somme que des portions +restreintes de la surface terrestre. A côté d'elles de vastes plateaux +ont gardé, à travers toutes les périodes géologiques, leur cohésion et +leur horizontalité. Il n'y a pas lieu de penser que les masses +continentales et les fosses océaniques aient subi dans leur +configuration générale de changements bien essentiels, à part ceux que +nous avons signalés et qui ont écarté le dessin des rivages de la +symétrie tétraédrique. + +Il est évident que les inégalités de la surface terrestre doivent +s'expliquer par des causes qui ont agi depuis la solidification de cette +surface. La doctrine dominante à ce sujet, au commencement du XIXe +siècle, était la théorie des soulèvements proposée par Léopold de Buch. +Le fait qui lui sert de base est le suivant: on trouve, dans la partie +centrale des chaînes les plus importantes et les plus hautes, des +massifs de roches cristallines ou primitives, sans apparence de +structure stratifiée, et dépassant en altitude les zones plissées qui +les séparent de la plaine. Partant de là Léopold de Buch admet que, la +croûte s'étant formée et ayant acquis, par sédimentation, une grande +épaisseur, des roches en fusion chassées par un excès de pression +interne ont soulevé cette croûte, et l'ont percée en quelques points +faibles, en rejetant à droite et à gauche les roches stratifiées. + +Cette manière de voir est naturellement repoussée par les théoriciens +qui n'admettent pas la fluidité interne du globe, par ceux qui pensent +que la solidification a dû commencer par le centre et progresser vers la +surface. Mais elle n'a même pas conservé de partisans dans l'école +adverse, qui tient pour l'existence actuelle de l'écorce mince. En +effet, l'étude plus attentive des groupes montagneux a prouvé que les +masses primitives n'ont dans les plissements et les soulèvements du sol +qu'un rôle passif. Elles ne sont venues au jour que longtemps après leur +solidification, et ne se sont point déversées en nappes liquides. Chaque +fois que les roches fondues ont réussi à percer, c'est en profitant de +fissures antérieures et non en soulevant les couches superficielles. +Enfin les massifs cristallins présentent jusque près de leur cime des +restes de stratifications horizontales. Il en résulte que leur +couverture sédimentaire a été lentement enlevée par l'érosion, et non +refoulée par un soudain cataclysme. + +[Illustration: Fig. 18. Exemple de formes superficielles en discordance +avec la structure interne. (Coupe des Dents de Morcles, Suisse.) De +Lapparent, _Abrégé de Géologie_, _fig._ 161, p. 405.] + +Une autre origine possible du relief terrestre est le plissement de +l'écorce par contraction. Ainsi qu'Élie de Beaumont l'a indiqué avec une +netteté parfaite dès 1829, un globe fluide, qui se refroidit et +s'enveloppe d'une croûte peu conductrice, arrive assez vite à ne plus +perdre par sa surface que la chaleur empruntée aux couches internes; la +température de la surface tend vers une limite fixe, qu'elle a déjà à +peu près atteinte, pendant que la température interne continue à +s'abaisser. L'écorce, se contractant moins que le noyau, prend +relativement à celui-ci un excès d'ampleur, qui, sous l'action de la +gravité, fait perdre à la surface la figure sphérique. On pourrait +supposer que cette déformation s'accomplira par des affaissements locaux +avec rupture. En fait les énormes pressions qui règnent dans l'écorce +terrestre communiquent aux roches une plasticité qu'elles n'ont point +dans les expériences de laboratoire et ce sont des plissements que l'on +observe. + +Les crêtes des plis tendent-elles à s'éloigner du centre de la Terre ou +sont-elles simplement en retard sur l'affaissement des parties voisines? +La question ne semble pas aisée à résoudre. Dans l'ensemble +l'affaissement doit prédominer, puisque le globe se refroidit; mais des +soulèvements locaux restent possibles et Élie de Beaumont n'y voyait +point de difficulté. Sans doute, dans un esprit de réaction contre la +doctrine de Léopold de Buch, une autre école, qui se réclame de Constant +Prévost, ne veut laisser dans l'orogénie aucune place aux soulèvements. +Elle ne reconnaît que des mouvements centripètes inégalement répartis. +Mais cette théorie ne semble pas capable de s'assimiler tous les faits. +Les terrains sédimentaires dont on retrouve des fragments près des plus +hautes cimes cristallines existent dans les mêmes régions en masses +considérables parfaitement nivelées et régulières. Il est plus facile de +concevoir un soulèvement local qu'un affaissement qui aurait porté sur +une contrée entière sans amener de dénivellation ni de rupture. Des +roches contemporaines se rencontrent en grandes masses à des niveaux +extrêmement différents. Le grand plateau du Colorado est demeuré +au-dessous du niveau de la mer depuis le commencement de l'époque +carbonifère jusqu'à la fin de la période crétacée. Il a reçu dans cet +intervalle 3000m à 4000m de sédiments, ce qui prouve qu'il a continué à +s'enfoncer, car les sédiments ne se déposent en quantités importantes +qu'à de faibles profondeurs. Depuis il a émergé sans que l'on puisse +dire si l'ascension a pris fin actuellement, et, si l'on rétablissait +tout ce que l'érosion lui a enlevé, ce plateau aurait maintenant 6000m +d'altitude. Cet exemple, que nous empruntons à M. J. Le Conte[6], est +assurément un des plus frappants, mais il est loin d'être isolé et l'on +doit tenir des soulèvements étendus pour possibles, alors même que leur +lenteur ne permettrait pas d'en suivre la marche par l'observation. + +[Note 6: J. LE CONTE, _Earth crust movements and their causes_ +(_Science_, Vol. V, nº 113).] + +On a tenté de démontrer que la chute de température, depuis l'époque de +solidification de la surface jusqu'à l'époque actuelle, est insuffisante +pour provoquer des plissements aussi considérables que ceux qu'on +observe et pour rendre compte du relief terrestre. Ce raisonnement, +présenté par M. Fisher[7] dans l'hypothèse d'un refroidissement subit, +n'est pas concluant, ainsi que l'a fait voir M. G.-H. Darwin, parce +qu'il laisse dans l'ombre l'intervention de la pesanteur. Quand la +contraction par refroidissement a déterminé un pli, même peu accusé, des +sédiments se déposent dans la partie concave, la surchargent et +l'obligent à s'enfoncer encore. Les matières liquides situées au-dessous +refluent sous les parties saillantes et les soulèvent. Les différences +de niveau tendent ainsi à s'exagérer jusqu'à ce qu'une rupture se +produise. + +[Note 7: _Philosophical Magazine_, Vol. XXIII, 1887.] + +[Illustration: Fig. 19. Exemple d'une structure montagneuse entièrement +sculptée par l'érosion. Région des sources du Rhône et de l'Aar. +(D'après la Carte au 1/100000: la Suisse, par Ch. Perron, phot. +Boissonnas.)] + +Certains auteurs, à la suite de J. Dana[8], ont même considéré le dépôt +des sédiments, agissant par leur poids, comme la cause première de +l'effort orogénique. On allègue en faveur de cette idée que les couches +stratifiées se présentent, dans les régions montagneuses ou à la limite +de celles-ci, avec une puissance bien plus grande que dans les pays de +plaines. C'est ainsi que dans la région des Appalaches, en Amérique, des +dépôts se sont formés sans interruption sur 12000m d'épaisseur. Une +telle continuité suppose que le rivage s'affaisse lentement, d'une +quantité presque équivalente, pour permettre à la sédimentation de se +poursuivre et l'on ne voit pas pourquoi un effondrement aussi prolongé +affecterait toujours le même point, si la sédimentation elle-même ne +l'impose pas. + +[Note 8: J. DANA, _Manual of Geology_, 1875, p. 748.] + +Mais la répercussion du phénomène ne s'arrête pas là. Les matériaux +déposés par alluvions dans les plaines ou sur les côtes sont empruntés +aux montagnes. Il y a surcharge pour les bas-fonds, allégement pour les +hauteurs. Dès lors l'équilibre intérieur du globe terrestre se trouve +compromis. Deux colonnes d'égale section, issues de points différents de +la surface et aboutissant au centre, cesseront de se faire équilibre si +elles n'altèrent pas leurs longueurs relatives en sens inverse. Cette +considération, déjà employée par Newton, a reçu des développements +nouveaux de la part des géologues américains modernes, qui l'ont +formulée sous le nom de _principe de l'isostase_. Elle conclut à +l'existence d'une cause interne qui tend à exagérer les différences de +niveau superficielles, au lieu que les agents atmosphériques travaillent +à les atténuer. L'égalité des pressions en sens différent autour d'un +même point intérieur est d'ailleurs également obligatoire, que l'on +suppose l'intérieur de la Terre solide ou qu'on le suppose liquide. On +ne saurait en effet compter sur la ténacité des roches ou des métaux +pour supporter les efforts que feraient naître dans la masse du globe, +supposée homogène, les inégalités de la surface. Tous les matériaux +connus sont écrasés, pulvérisés, à ces énormes pressions. + +Il ne semble pas, cependant, que la surcharge des sédiments doive +supplanter la contraction par refroidissement comme cause initiale et +prépondérante du relief. La Lune, en nous montrant un globe où les +différences de niveau sont relativement plus fortes et plus brusques que +sur la Terre et où, en même temps, les traces de l'action de l'eau sont +rares et douteuses, nous invite à chercher d'un autre côté. L'exemple +déjà cité du plateau de Colorado montre aussi que les soulèvements ne +sont pas limités aux montagnes allégées de leur couverture sédimentaire; +des régions immergées depuis longtemps, soustraites à toute érosion et +déjà chargées de sédiments considérables, peuvent manifester un +mouvement ascensionnel. Il y a ici en jeu une cause interne distincte du +principe de l'isostase, et même capable d'en combattre victorieusement +les effets. La même nécessité se présente au début, quand il s'agit +d'expliquer l'apparition des bassins concaves où se déposeront plus tard +les alluvions. L'opinion de géologues éminents, parmi lesquels nous +citerons M. de Lapparent, est qu'il n'y a pas lieu de chercher cette +cause ailleurs que dans le ridement par contraction. La même force, +étendant et prolongeant son action, travaille à redresser les bords du +bassin qui sont des zones faibles de l'écorce et les réactions latérales +y contribuent autant et peut-être plus que le poids des sédiments. + +Nous devons encore mentionner deux tentatives intéressantes, faites pour +prévoir et définir l'emplacement des dépressions principales. Peirce et +M. G.-H. Darwin ont examiné quelle pouvait être, sur la forme de la +Terre, l'influence de l'attraction des corps célestes. Seuls le Soleil +et la Lune paraissent capables d'une action efficace, par +l'intermédiaire des marées qu'ils provoquent. Ces marées, qu'elles aient +pour siège les eaux superficielles ou le fluide interne, sont toujours +en retard sur le passage au méridien de l'astre perturbateur. Il en +résulte, comme nous le verrons plus en détail à propos de la Lune, un +ralentissement du mouvement diurne et la planète tend vers une figure +d'équilibre moins aplatie que celle qui répondait à la vitesse de +rotation primitive. Sur une planète entièrement fluide la déformation +s'accomplira sans laisser de trace. Si la solidification est parvenue à +un certain degré, la croûte, sollicitée au delà de sa limite de +résistance, deviendra irrégulière et indiquera, sans le réaliser +complètement, le passage de l'ancienne figure d'équilibre à la nouvelle. +Partant d'une hypothèse, à la vérité un peu gratuite, sur l'état +primitif du globe terrestre, M. G.-H. Darwin trouve mathématiquement +qu'il doit se dessiner à la surface de larges plis, coupant l'équateur à +angle droit et s'infléchissant vers l'Est de chaque côté, dans les +latitudes croissantes. Ni la ligne actuelle des rivages, ni la ligne +d'équi-déformation ne présentent par rapport à l'équateur la symétrie +que réclamerait cette formule, et il est certain que l'ensemble du +dessin géographique est mieux représenté par le tétraèdre de Green. + +L'apparition des montagnes, quel qu'en soit le mécanisme, est un +contre-coup de la formation des bassins océaniques et celle-ci +constitue, par suite, le problème le plus essentiel de l'orogénie. M. J. +Le Conte, dans le travail cité plus haut, y voit une conséquence du +caractère hétérogène des matériaux de l'écorce. La conductibilité pour +la chaleur et la densité varient, en général, dans le même sens, et +entre des limites assez larges, d'une partie de la Terre à l'autre. Si +l'on se représente, dans la croûte terrestre, une région +particulièrement dense et conductrice, on se rend compte que la +solidification doit y commencer plus tard et y progresser plus vite. +Cette région, se refroidissant plus que ses voisines, perd de sa surface +et de sa courbure et devient un bassin déprimé, tout préparé pour la +réception des eaux marines. La même cause continuant d'agir, le bassin +se creuse, des plis saillants se forment sur ses bords, la séparation se +prononce entre la terre ferme et la mer et les différences d'altitude +s'exagèrent jusqu'à ce que l'érosion vienne les atténuer ou jusqu'à ce +qu'une rupture intervienne. + +En l'absence de données suffisantes sur l'état initial, l'édification +d'une théorie mathématique du relief terrestre semble une entreprise +sans espoir. Il est possible, au contraire, de déterminer entre quelles +époques géologiques une chaîne de montagnes s'est développée. Par suite, +un tableau historique de l'évolution de ce même relief est chose +réalisable, pourvu que l'on consente à ne pas remonter trop haut. + +Un moment on a pu croire que ce travail allait être rapidement achevé. +Élie de Beaumont avait cru, en effet, pouvoir déterminer l'âge d'une +chaîne de montagnes par le simple calcul de son orientation générale. +Mais cette règle commode n'a pas tenu devant l'examen plus approfondi +des faits. Le seul critérium admis par les géologues modernes est le +caractère paléontologique des couches stratifiées qui ont été disloquées +par l'apparition d'une chaîne de montagnes ou qui se sont déposées sur +ses flancs. + +Poursuivie par cette voie beaucoup plus sûre mais très laborieuse, la +classification historique des montagnes n'est encore connue que très +imparfaitement, et seulement pour une partie de l'hémisphère boréal. +Déjà, cependant, il s'en dégage quelques résultats simples et +remarquables. + +Les montagnes qui attirent le plus les regards, qui ont le relief le +plus énergique, sont les plus jeunes. Ce sont celles que l'érosion a eu +le moins le temps d'aplanir. Elles résultent d'un effort orogénique qui +peut remonter très haut, mais a pris seulement son caractère actuel à la +fin de l'époque tertiaire. Les chaînes de l'Atlas, de la Cordillère +Bétique, des Pyrénées, des Alpes, des Carpathes, des Balkans, de la +Crimée, du Caucase, de l'Afghanistan, de l'Himalaya sont un contre-coup +de l'effondrement des fosses méditerranéennes. Dans le dernier +remaniement des Alpes, datant de la fin des temps tertiaires, la +Méditerranée a été soulevée et réduite à une série de cuvettes +saumâtres. Plus tard elle s'est reconstituée par des effondrements +successifs. La mer Égée, la mer Noire, la mer Morte termineraient la +liste. Toutefois, d'après le professeur Suess, on n'est en droit de +faire rentrer dans les temps historiques aucun changement important des +lignes de rivage, imputable à une cause interne. + +Le mouvement qui a donné naissance au système alpin a été précédé de +quatre autres mouvements analogues qui ont fait apparaître +respectivement les chaînes pyrénéenne, hercynienne, calédonienne et +huronienne. L'ordre d'ancienneté est aussi celui des latitudes +croissantes, en sorte que la tendance au ridement se serait propagée, +avec des intervalles de repos, du pôle vers l'équateur. La chaîne +huronienne, la plus ancienne, traverse des contrées presque aplanies +aujourd'hui, mais où se rencontrent communément des affleurements de +couches dénivelées ou renversées. + +Nous devons accorder une attention particulière aux inégalités du relief +terrestre qui ne résultent pas de plissements. Ces formes monoclinales, +exceptionnelles dans les montagnes d'Europe, ont été surtout signalées +sur le territoire américain. Ce sont des blocs circonscrits par une +cassure et qui s'inclinent et se déversent quand l'appui vient à leur +manquer. Ou bien ils se sont effondrés tout d'une pièce, ou bien au +contraire ils sont demeurés en retard sur l'affaissement des parties +voisines. Les montagnes de cette classe ne s'alignent point le long des +rivages, présentent toujours un caractère isolé et ne constituent pas de +chaînes. Relativement rares sur la Terre, elles sont au contraire +dominantes sur la Lune, et ce rapprochement nous autorise à penser que +le plissement de l'écorce n'est dans l'évolution d'une planète qu'un +phénomène contingent et transitoire. C'est un sujet sur lequel nous +aurons à revenir au chapitre X de ce livre. + + + + +CHAPITRE VI. + +LA STRUCTURE INTERNE D'APRÈS LES DONNÉES +DE LA MÉCANIQUE CÉLESTE ET DE LA PHYSIQUE. + + +L'écorce terrestre n'est accessible à l'observation directe que sur une +épaisseur bien limitée. Mais le calcul peut être dans cette voie un +auxiliaire utile, ne fût-ce qu'en montrant l'improbabilité ou +l'impossibilité de certaines hypothèses. + +Ainsi que nous l'avons vu au chapitre III, Clairaut a donné le moyen +d'étudier la constitution d'un ellipsoïde hétérogène dont toutes les +parties s'attirent mutuellement et à l'intérieur duquel les surfaces +d'égale densité sont des ellipsoïdes tous de révolution et animés d'un +mouvement de rotation uniforme autour d'un même axe. + +En particulier la variation des aplatissements avec la profondeur peut +être déterminée par le calcul si l'on se donne la densité ρ en fonction +du demi grand axe _a_. + +Édouard Roche, Lipschitz, M. Maurice Lévy ont indiqué diverses formes de +ρ en fonction de _a_ pour lesquelles l'équation différentielle de +Clairaut devient intégrable. Pour déterminer les paramètres qui figurent +dans la relation choisie, et les constantes introduites par +l'intégration, on dispose de données d'origine diverse, en nombre +surabondant. Il s'agit de représenter le mieux possible les mesures +géodésiques, les mesures de pesanteur à la surface, les indications +fournies par les phénomènes de précession et de nutation, par les +inégalités du mouvement de la Lune. + +Si l'on s'attache en particulier à la valeur de l'aplatissement +superficiel, les mesures géodésiques donnent en moyenne, comme nous +l'avons vu, 1/293,5, les observations pendulaires 1/298. La mécanique +céleste paraît réclamer un aplatissement intermédiaire. On a développé +la théorie mathématique du mouvement de la Terre autour de son centre de +gravité en admettant que le globe est solide et que son ellipsoïde +central d'inertie est de révolution. A et C étant les moments +principaux, les phénomènes de précession et de nutation donnent, sans +autre hypothèse sur la constitution intérieure, + +(A - C)/C = 1/305,6. + +Or, si l'on introduit ce nombre dans les formules fondées sur la théorie +de Clairaut, on trouve toujours pour l'aplatissement superficiel une +valeur plus faible que celle qui résulte soit des mesures géodésiques, +soit des observations du pendule. Pendant quelque temps on a pu croire +que l'on éviterait cette contradiction par un meilleur choix des +paramètres introduits pour exprimer ρ en fonction de _a_. M. Poincaré a +démontré que cet espoir devait être abandonné. Quelle que soit la loi +des densités à l'intérieur de la Terre supposée fluide, pourvu que cette +densité aille toujours en croissant de la surface au centre, il est +impossible de représenter la valeur 1/305,6 du rapport (A-C)/C qui +résulte de la théorie du mouvement de la Terre et des observations, à +moins d'adopter pour l'aplatissement superficiel une valeur inférieure à +1/297,3. + +Édouard Roche, considérant la contradiction comme bien établie, en +tirait la conclusion que l'intérieur de la Terre ne pouvait pas être +liquide. A notre avis cette conséquence est au moins prématurée, et cela +pour deux raisons: d'abord les mesures géodésiques ne sont ni assez +multipliées ni assez concordantes pour permettre d'affirmer que +l'aplatissement est supérieur à 1/297,3. En second lieu l'intérieur du +globe peut être liquide sans pour cela satisfaire aux conditions qui +servent de base à la théorie de Clairaut. + +On sait que c'est la présence du renflement équatorial de la Terre qui +donne lieu aux phénomènes de précession et de nutation. La même +irrégularité de forme entraîne dans le mouvement de la Lune des +inégalités périodiques, dont l'observation peut conduire à la valeur de +l'aplatissement. Ces inégalités ont été soumises au calcul par Laplace, +par Hansen, et plus récemment (1884) par M. Hill. Deux seulement d'entre +elles ont quelque importance. L'une, portant sur la longitude, a pour +période 18 ans 2/3. La seconde, affectant la latitude, a pour période un +mois lunaire et se détermine plus aisément par l'observation. De ce +fait, la variation de la latitude, en plus ou en moins, s'élève à 8",38. +Une petite fraction de ce chiffre est due à l'action des planètes, mais +on peut l'évaluer séparément. Faye, en discutant un ensemble important +d'observations de la Lune faites à Greenwich, a trouvé ainsi pour +l'aplatissement terrestre 1/293,6. Un groupe encore plus étendu a donné +à M. Helmert 1/(297,8 ± 2,2). L'approximation n'est pas très élevée, +mais elle est destinée à s'améliorer avec le temps, et cette méthode +présente, relativement à la géodésie et aux observations pendulaires, le +mérite de donner un aplatissement moyen, affranchi des irrégularités +locales. + +En revanche les déterminations astronomiques de latitude et de +longitude, combinées soit avec les mesures d'arc, soit avec les mesures +de pesanteur, permettent, au moins en théorie, de construire une +représentation fidèle du géoïde. La mécanique céleste n'élève pas cette +prétention. Doit-on se flatter qu'elle fera connaître la structure +interne, c'est-à-dire la loi de la densité en fonction de la profondeur? +Cet espoir serait également vain, d'après le théorème suivant, dont la +démonstration est due à Stokes: + +_Le potentiel relatif à l'attraction exercée sur un point extérieur par +une planète tournant d'un mouvement uniforme autour d'un axe fixe et +dont la surface libre, supposée connue, est en même temps surface de +niveau, ne dépend pas de la constitution interne._ + +Pour bien comprendre la portée de ce théorème, il faut remarquer que +l'on peut modifier la constitution interne, et même d'une infinité de +manières, sans que la surface extérieure soit changée, et cesse d'être +une surface de niveau. Si donc on trouve, en respectant les hypothèses +de Clairaut, une loi de densité en fonction de la profondeur qui mette +d'accord toutes les mesures de la pesanteur faites à la surface, il ne +s'ensuivra pas que la structure intérieure admise soit la vraie. Les +pesanteurs observées seraient les mêmes avec une distribution tout autre +des mêmes matériaux. La même indétermination se présente si l'on prend +pour point de départ l'action observée du renflement équatorial de la +Terre sur les corps célestes. + +Dans l'opinion des meilleurs juges, aucune des trois voies suivies pour +calculer l'aplatissement ne le donne avec assez de précision pour que +l'on puisse affirmer qu'il y a désaccord entre elles. Si jamais la +contradiction venait à être établie, la doctrine de la fluidité interne +ne serait pas pour cela condamnée. On pourrait tout aussi bien renoncer +à l'une des hypothèses de Clairaut, par exemple cesser de regarder les +surfaces d'égale densité comme des ellipsoïdes, ou ne plus leur +attribuer à toutes une même vitesse de rotation. M. Hamy a d'ailleurs +démontré que la réalisation simultanée et rigoureuse de toutes ces +conditions donnerait lieu à un paradoxe mathématique. + +Mais, si l'on ne remplace pas les hypothèses de Clairaut par d'autres +tout aussi arbitraires, l'indétermination du problème devient excessive +et le calcul plus épineux. La seule tentative poussée un peu loin pour +développer en dehors de ces hypothèses la théorie de l'attraction du +globe terrestre est due à Laplace et lui a fourni la matière de beaux +développements mathématiques. Mais l'application concrète de ces +développements donne lieu à des difficultés, et la convergence des +séries n'est pas assurée dans tous les cas. En particulier Laplace s'est +demandé si l'on ne pourrait pas représenter les faits en admettant que +la Terre est formée d'une seule substance, dont la densité croîtrait +avec la pression suivant une loi simple. Il renonce à l'hypothèse que +les surfaces de niveau soient des ellipsoïdes, et admet seulement +qu'elles diffèrent peu d'une sphère. On arrive ainsi à représenter +passablement les observations, avec un coefficient de compressibilité +admissible. Toutefois, ce que l'on sait de la diversité des matériaux de +l'écorce terrestre ne permet guère d'espérer que cette théorie +corresponde de près à la réalité. + +De même que les mesures d'arc de méridien, les observations du pendule +deviennent plus instructives si on leur demande non pas seulement la +définition géométrique approchée de la surface terrestre, mais +l'indication des irrégularités locales. + +De longue date, on s'est aperçu que la partie variable de la pesanteur +n'est pas proportionnelle au carré du sinus de la latitude. L'écart peut +être attribué à une réduction défectueuse. Sans parler des difficultés +créées par la résistance de l'air et celle des supports, on n'observe +pas le pendule sur l'ellipsoïde de révolution ni même sur le géoïde, +mais à une certaine altitude. De là résultent trois effets +perturbateurs: + +1° éloignement plus grand du centre de la Terre; + +2° augmentation de la force centrifuge; 3° attraction du massif +saillant, s'ajoutant à celle du globe. Les deux premiers effets tendent +à diminuer la pesanteur apparente, le troisième à l'accroître. + +Le dernier terme est le plus important et le plus difficile à calculer. +On l'évalue par une formule due à Bouguer et qui suppose la masse +continentale ou la montagne simplement ajoutée au géoïde. Il est +remarquable que la pesanteur ainsi calculée est toujours trop forte. On +obtiendrait, en général, un meilleur résultat en appliquant les deux +premières corrections et négligeant la troisième. C'est ce que Faye a +proposé de faire dans tous les cas. Il y aurait, d'après lui, une +anomalie de structure interne qui ferait équilibre à l'attraction des +montagnes. + +De même, la pesanteur est le plus souvent, dans les petites îles, en +excès sur le chiffre que la latitude fait prévoir. Cet excès deviendrait +encore plus marqué si l'on tenait compte de ce que la mer environnante +remplace dans le géoïde des matières plus denses. + +Enfin, il est à prévoir que, si l'on mesure la latitude successivement +au nord et au sud d'une montagne, le changement sera plus fort que celui +qui répond au chemin parcouru sur le méridien. La verticale est, des +deux côtés, déviée vers la montagne par l'attraction de celle-ci. Mais, +quand on calcule cette déviation d'après la densité probable des +matériaux qui forment la montagne, on trouve ordinairement un chiffre +plus fort que l'effet observé. + +Bouguer, qui a mis le premier ce fait en évidence par des mesures de +latitude exécutées de part et d'autre du Chimborazo, était conduit à +attribuer à la montagne une densité très faible et invraisemblable. Il +lui semblait, d'après cela, qu'il devait exister à l'intérieur de vastes +cavités. Cette opinion n'est pas confirmée par les études +stratigraphiques. Les couches se retrouvent régulières et continues d'un +versant à l'autre et les coupes naturelles pratiquées par l'érosion ne +révèlent pas les cavités dont il s'agit. Le fait même, quoique fréquent, +n'est pas universel. Les Alpes, l'Himalaya, le manifestent à un haut +degré, mais dans le Caucase, d'après le général Stebnitsky, les +déviations de la verticale sont passablement expliquées par l'attraction +des masses visibles. + +Airy a émis, en 1855, l'idée que les montagnes possèdent en quelque +sorte des racines. Chacune d'elles est portée par un prolongement +souterrain formant flotteur, proportionné à son importance et tenant la +place du liquide plus dense dans lequel il plonge. Toute excroissance de +l'écorce serait ainsi compensée par un défaut de densité, d'où +résulterait une diminution de la pesanteur. Cette compensation, supposée +générale, réaliserait le principe de l'isostase, c'est-à-dire l'égalité +des pressions au centre sur différentes colonnes partant de la surface. + +Il semble qu'un pas reste à franchir pour expliquer comment aucun +déficit de pesanteur n'apparaît dans les îles et sur la mer. Faye a +tenté de le faire en introduisant la considération de la température des +eaux marines. Le fond des océans, sous toutes les latitudes, est à une +température voisine de celle de la glace fondante. Au même niveau, sous +les continents, la température atteint ou dépasse 100°. Il y a donc +discordance entre les surfaces de niveau et les isothermes. Sous les +parties occupées par la mer, la solidification marche plus vite et s'est +propagée à une profondeur plus grande. Or, beaucoup de roches augmentent +de densité, quand elles se solidifient, après fusion. Il y a donc sous +les mers excès de densité, par suite excès d'attraction, ou tout au +moins compensation approchée à la faible densité de l'eau. + +Les géologues sont demeurés, en général, sceptiques en ce qui concerne +l'efficacité de la cause invoquée par Faye. La conductibilité des roches +pour la chaleur est si faible que l'action de la mer, pour accroître +l'épaisseur de l'écorce, semble devoir être insignifiante ou limitée à +une courte période. D'ailleurs, si le gain de densité qui accompagne la +solidification est sensible pour certaines substances minérales, il est +nul ou même négatif pour beaucoup d'autres, notamment pour le fer, dont +le rôle dans la composition du globe terrestre semble considérable. A +mettre les choses au mieux, la plus grande épaisseur de l'écorce sous +les mers ne suppléerait pas à l'insuffisante attraction de la couche +liquide. + +Il y a donc lieu, ainsi que l'a proposé M. Le Conte, de renverser la +relation de cause à effet. Ce n'est pas la présence de l'eau qui +augmente la densité des couches sous-jacentes; c'est, au contraire, la +forte densité initiale de ces mêmes régions qui a déterminé leur +affaissement, et en a fait des lits tout préparés pour les océans +futurs. Il est bien vrai que l'équilibre isostatique ainsi réalisé aura +été troublé par l'accumulation de l'eau; mais il aura pu être rétabli +par un affaissement ultérieur; et cette vue prend une certaine +consistance en présence du fait, aujourd'hui avéré, que les fosses +océaniques correspondent à des régions instables et sont le centre +habituel des grands ébranlements sismiques. + +Quel que soit le mécanisme de la compensation, elle est réalisée avec +une approximation remarquable. Non seulement la surface des mers +s'écarte peu, au voisinage des côtes, de l'ellipsoïde de révolution, +mais l'intensité de la pesanteur garde au milieu même de l'océan des +valeurs tout à fait normales, au lieu d'être en déficit comme elle +devrait l'être s'il y avait indépendance entre l'altitude et la densité +de la croûte. Ce dernier résultat est fondé sur les recherches du Dr +Hecker, qui est parvenu récemment à obtenir des mesures précises de la +pesanteur en pleine mer[9]. On n'utilise point pour cela les +observations du pendule, qui sont impraticables à bord des navires. On +leur substitue l'observation simultanée du point d'ébullition de l'eau +et de la colonne barométrique. La première lecture donne, en effet, pour +la pression atmosphérique une valeur indépendante de l'attraction +terrestre, au lieu que la seconde en est affectée, et, de leur +comparaison, il est possible de déduire l'intensité de la pesanteur. + +[Note 9: _Helmert_, _Dr Heckers Bestimmung der Schwerkraft auf dem +Atlantischen Ocean_. Berlin, 1902.] + +M. Helmert, qui a discuté les observations du Dr Hecker, est aussi +l'auteur d'une méthode remarquable, dite _méthode de condensation_, pour +réduire à un niveau uniforme les observations du pendule. Le principe de +ses calculs est l'introduction d'une surface fictive S parallèle au +géoïde et s'en écartant partout de 21km, de manière à laisser à +l'extérieur toutes les fosses océaniques. On réduit les observations du +pendule aux points correspondants de la surface S, suivant la verticale, +d'après la connaissance que l'on possède de l'altitude et de la +constitution géologique aux environs de chaque station. On évite ainsi +les difficultés de calcul qui se présentent quand on prend pour surface +de comparaison le géoïde, et qui tiennent au défaut de convergence des +séries. M. Helmert trouve ainsi, en appelant ψ la latitude géographique, +_l_ la longueur du pendule à secondes, _g_ l'accélération due à la +pesanteur, ε l'aplatissement: + +_l_ = 0m,990918 (1 + 0,005310 sin² ψ), + +_g_ = 9m,7800 (1 + 0,005310 sin² ψ), + +ε = 1/(299,26 ± 1,26). + +On voit par ce dernier chiffre que la méthode suivie accroît la +divergence entre les mesures géodésiques et les observations du pendule, +mais établit un accord suffisant entre celles-ci et les inductions +tirées de la mécanique céleste et des hypothèses de Clairaut. + +Enfin, des études récentes poursuivies par le service géodésique des +États-Unis jettent du jour sur une question subsidiaire mais +intéressante. Lorsque les montagnes voient se modifier, à la longue, +leur forme et leur altitude, un mouvement partiel, dans le sens +vertical, est réclamé pour le réajustement isostatique. Bien des failles +ou ruptures semblent effectivement dues à cette cause; mais leur +production est retardée par la cohésion des matériaux, et il subsistera +des anomalies locales. Effectivement, les massifs montagneux étudiés en +Amérique accusent chacun un déficit général de pesanteur, si l'on ne +tient pas compte de leurs racines probables. Mais ce déficit n'atteint +pas son maximum aux sommets les plus élevés, comme il devrait arriver si +chaque montagne flottait isolément. Il faut considérer le massif dans +son ensemble comme flottant, mais certains sommets sont dépourvus de +racines propres, et soutenus en partie par la rigidité des parties +voisines, sans que la surcharge ainsi imposée à la croûte puisse excéder +la limite de sa résistance. + + + + +CHAPITRE VII. + +LA STRUCTURE INTERNE D'APRÈS LES DONNÉES +DE L'ASTRONOMIE ET DE LA GÉOLOGIE. + + +Les _Principes de Philosophie_ de Descartes, publiés à Amsterdam en +1644, renferment, au sujet de l'état intérieur du globe terrestre, la +première indication qui n'ait pas un caractère de fiction poétique ou de +légende religieuse. Descartes est un adhérent du système de Copernic. Il +assimile notre globe à ceux que nous voyons flotter dans l'espace et +dont plusieurs sont lumineux par eux-mêmes. La Terre, elle aussi, a dû +traverser une période d'incandescence. Elle est un astre éteint, +conservant dans son intérieur un feu central. La chaleur observée dans +les mines, les éruptions volcaniques, les filons métallifères qui +s'insinuent près de la surface, les dislocations mêmes de la croûte, +sont pour Descartes autant d'indices de l'état igné de l'intérieur. + +Newton, sans être aussi explicite, se place au même point de vue. La +forme sphéroïdale est, à ses yeux, la manifestation d'un état +d'équilibre relatif. L'aplatissement polaire est commandé par les lois +de l'hydrostatique. Pour la facilité du calcul, Newton part de +l'hypothèse d'une Terre homogène, mais il ne doute pas que la densité +n'aille en croissant vers le centre. Cela suppose que les éléments sont +mobiles et que leur répartition s'est faite librement. Pour évaluer la +densité moyenne du globe comparée à celle de l'eau, Newton ne dispose +que de données bien incomplètes. Il l'estime finalement entre 5 et 6, ce +que nous savons aujourd'hui être parfaitement exact. + +On doit à Bouguer d'avoir indiqué une méthode rationnelle pour arriver +au même but. Si l'on compare les latitudes observées au nord et au sud +d'une montagne isolée, on trouve une différence plus grande que celle +qui répond au chemin parcouru, parce que l'attraction de la montagne +dévie la verticale en deux sens opposés. De la déviation, on déduit le +rapport des masses de la montagne et du globe terrestre. La densité de +la montagne est connue par l'étude des roches qui la composent, son +volume par l'observation de sa forme. On connaît, d'autre part, avec une +approximation suffisante, le volume du globe terrestre; on peut donc +calculer sa densité. + +Cette méthode ne comporte qu'une faible précision. La déviation observée +est petite et la densité moyenne de la montagne ordinairement mal +connue. Il y aurait peut-être une exception à faire en faveur de la +détermination exécutée en 1880 par Mendenhall sur le Fusiyama. Ce volcan +célèbre du Japon présente un cône très régulier de 3731m de hauteur, et +sa densité moyenne, évaluée à 2,12, conduit au chiffre 5,77 pour celle +du globe terrestre. Mais, si la théorie de l'isostase, appuyée, comme +nous l'avons vu au chapitre précédent, par des faits nombreux, est +exacte, toute excroissance un peu forte de l'écorce est l'indice d'une +anomalie de la densité dans les couches profondes, et les bases du +calcul deviennent ainsi très incertaines. + +La même objection s'applique aux conséquences que l'on est tenté de +tirer de la diminution de la pesanteur observée sur les montagnes. Cette +diminution est plus forte que si l'on supposait la montagne simplement +ajoutée au géoïde, parce que tout massif saillant repose sur une base +souterraine, formée elle-même de couches de faible densité. Mais, +suivant l'étendue ou l'importance que l'on accorde à ces racines, on est +conduit à des valeurs très différentes pour la densité moyenne du globe +terrestre. Les expériences de Carlini sur le mont Cenis lui ont donné +4,39, chiffre porté par les corrections de Schmidt à 4,84. + +Un troisième procédé, qui a l'avantage de s'appliquer dans les régions +où la constitution de l'écorce peut être présumée normale, consiste à +mesurer la variation de l'intensité de la pesanteur suivant la verticale +quand on s'enfonce dans un puits de mine. + +Huygens avait suggéré cette expérience dès 1682, dans la pensée qu'il en +résulterait un argument contre le principe de la gravitation universelle +formulé trois ans auparavant par Newton. «Un corps porté au fond d'un +puits ou dans quelque carrière ou mine profonde, dit-il, devrait perdre +beaucoup de sa pesanteur. Mais on n'a pas trouvé, que je sache, qu'il en +perde quoi que ce soit.» + +Huygens a raison, et encore partiellement, si l'on joint à la doctrine +de l'attraction universelle l'hypothèse d'une Terre homogène. En ce cas +l'intensité de l'attraction, quand on pénètre dans l'intérieur, varie +comme la distance au centre. Il en est autrement si l'on suppose la +Terre hétérogène et les matériaux les plus compacts rassemblés dans les +couches profondes. Il se peut très bien alors que la gravitation +s'accentue, et c'est en effet ce qui arrive, mais on ne doit point +s'attendre à ce que la variation soit rapide. Ainsi dans l'hypothèse de +Roche, choisie surtout en vue de rendre facilement intégrable l'équation +de Clairaut, la pesanteur augmente jusqu'à une profondeur égale à 1/7 du +rayon. Le maximum atteint surpasse de 1/20 la pesanteur à la surface. + +Dans cet ordre d'idées le travail expérimental qui semble mériter le +plus de confiance est celui de M. de Sterneck. Des pendules ont été +disposés à des profondeurs diverses dans un puits de mine à Przibram, +jusqu'à 1000m au-dessous du sol. La pesanteur augmente d'une manière +sensible. On en déduit le rapport ρ/Δ de la densité superficielle à la +densité moyenne, mais la densité superficielle elle-même n'est pas +connue avec la précision désirable. On a trouvé pour Δ des valeurs +comprises entre 5,01 et 6,28. + +La moyenne de ces nombres s'accorde bien avec le résultat d'expériences +physiques qui semblent plus susceptibles d'exactitude. Une petite masse +métallique suspendue à un fil fin, sans torsion, prend une certaine +position d'équilibre sous l'influence de l'attraction terrestre. On en +approche une grosse sphère de métal: la position d'équilibre est +modifiée. De l'étude des oscillations qui se produisent dans les deux +cas autour de la position d'équilibre on déduit le rapport des +attractions et, comme on connaît le rapport des distances, on peut +calculer le rapport des masses. + +La première application de cette méthode a été faite par Cavendish en +1797. Depuis l'expérience a été reprise avec une recherche de précision +plus grande par divers physiciens, notamment par Cornu et Baille. On +adopte généralement 5,6 comme densité moyenne conclue de ces recherches, +sans pouvoir répondre de la décimale suivante. + +Quand on pénètre dans l'intérieur de la Terre, l'accroissement de +température est encore plus aisé à constater que celui de la pesanteur. +On ne peut naturellement lui assigner un taux régulier ni dans une +couche superficielle de quelques mètres, soumise aux variations +annuelles, ni dans les régions où abondent les émanations volcaniques et +les sources thermales. Quand on se place en dehors de ces influences +perturbatrices, on observe toujours un échauffement et l'on est conduit +à définir un _degré géothermique_, c'est-à-dire le nombre de mètres dont +il faut s'enfoncer dans le sol pour voir monter d'un degré le +thermomètre centigrade. + +En moyenne le degré géothermique est de 40m mais il y a des anomalies +locales et l'on peut citer des chiffres compris entre 86m et 15m. Les +faibles valeurs (15m à 25m) se rencontrent surtout dans les mines de +houille. Les surfaces isothermes se relèvent sous les montagnes, mais +moins que le sol lui-même, et moins encore sous les massifs élevés, +habituellement couverts de neige ou de glace. Le degré géothermique +augmente quelque peu avec la profondeur, d'où la conséquence probable +que la température tend vers une valeur à peu près constante et subit, +quand on marche en sens contraire, l'influence réfrigérante du milieu +ambiant. + +Divers savants ont tenté d'interpréter autrement une série d'expériences +faites au Sperenberg, près de Berlin, et poussée jusqu'à 1260m de +profondeur. La plus grande partie du sondage traversait une couche de +sel gemme. Des températures observées, M. Dunker a conclu la formule + +T = 7°,10 + 0°,01299s-0°,000001258s², + +où T est la température en degrés centigrades, s la profondeur en pieds. +Si l'on appliquait cette formule sans restriction, l'on trouverait à +1621m de la surface un maximum de 50°,9 et au centre de la Terre une +température extrêmement basse. Sans aller jusque-là, Mohr, Cari Vogt ont +émis l'opinion que les expériences du Sperenberg condamnaient la +croyance au feu central. Mais cette conclusion n'est nullement fondée. +Le coefficient du terme en s² est très incertain, et les observations +seraient tout aussi bien représentées par une formule à quatre termes, +où le coefficient du terme en s³ serait positif. L'existence même d'un +maximum à 1621m, conclue par extrapolation, est nettement démentie par +deux expériences plus récentes, dont les résultats sont résumés dans le +Tableau suivant: + + Plus grande Degré + profondeur Température géothermique +Localité. atteinte extrême moyen +Schladebach (Saxe prussienne) 1716m 56° 35m,7 +Paruschowitz (Haute-Silésie) 2003m 69°,3 34m + +Il n'y a donc pas de raison sérieuse pour douter que l'intérieur de +notre globe soit très chaud. Si la température tend à croître plus +lentement avec la profondeur, ce n'est pas qu'elle soit destinée à +diminuer plus loin: cela manifeste seulement l'influence réfrigérante de +l'espace externe. + +Thomson et Tait ont cherché à se rendre compte du mode de répartition +des températures dans l'hypothèse de la fluidité totale. Une égalité +approximative a dû se produire dans toute la masse. Les parties denses, +accumulées au centre, sont mieux défendues du refroidissement. Mais, +d'autre part, en devenant plus chaudes, elles perdent leur excès de +densité et sont ramenées vers la surface. Il y a ainsi un brassage qui +tend à rendre la température uniforme. Mais, dès qu'une croûte +superficielle est formée, cette croûte est soustraite au mélange. +Rayonnant vers les espaces célestes, elle emprunte de la chaleur aux +couches inférieures et le refroidissement progresse ainsi vers le centre +avec une extrême lenteur. Si l'on admet une température initiale de 4000 +degrés, on trouve après 100 millions d'années un degré géothermique +croissant jusqu'à 30km de profondeur, puis en décroissance lente vers le +centre. + +La valeur actuelle du degré géothermique semble indiquer que la +solidification superficielle ne remonte pas si haut dans le passé. +D'après Lord Kelvin il a dû s'écouler, depuis que la surface est devenue +solide, 10 millions d'années au moins, 100 millions au plus. Le premier +chiffre paraît plus voisin de la vérité que le second. Si la croûte +était plus moderne, l'influence de la chaleur interne sur la température +de la surface serait plus sensible. Si la croûte était plus ancienne, +l'échauffement avec la profondeur serait plus lent. + +Même avec des limites aussi largement écartées, cette évaluation +présente un grand intérêt, en ce qu'elle assigne une limite supérieure à +la durée des phénomènes géologiques. Mais des objections sérieuses ont +été faites à la théorie de Lord Kelvin. Elle suppose que, une fois la +première croûte formée, la chaleur n'arrive plus à la surface que par +conductibilité. Or les épanchements de lave, les émissions gazeuses, les +sources thermales sont pour la chaleur interne des agents très actifs de +déperdition, et devaient l'être encore plus quand l'écorce était mince. +Les bases du calcul sont par suite très incertaines. + +Une fois que la croûte est devenue assez épaisse pour mettre obstacle +aux épanchements venus de l'intérieur, le refroidissement de la surface +suit une marche rapide à cause de la mauvaise conductibilité des roches. +Dès à présent, pour le globe terrestre, on peut dire que la température +superficielle est maintenue seulement par la radiation solaire et, dans +une très faible mesure, par la chaleur interne. L'état final d'équilibre +est subordonné à la composition de l'atmosphère et à sa capacité pour +absorber les radiations obscures. + +_Impossibilité prétendue d'une écorce solide._--On a soutenu qu'à aucun +moment une écorce solide n'avait pu se former. La plupart des roches +augmentent un peu de densité quand elles passent à l'état solide. Elles +ne peuvent donc pas, comme des blocs de glace, nager sur le liquide qui +a formé les scories. Elles doivent plonger, s'accumuler, à ce que l'on +suppose, vers le centre, de telle sorte que la solidification progresse +lentement du centre à la surface. + +Cet argument est sans force, parce qu'il ne tient pas compte de la +diversité des matériaux qui composent la Terre. Plusieurs minéraux, +parmi ceux qui jouent un rôle important dans la composition du globe, se +dilatent en se solidifiant, comme la glace. Le fer notamment est dans ce +cas. Nous avons là déjà les éléments d'une croûte destinée à se +maintenir. De plus les matériaux du globe fluide ne peuvent manquer de +se superposer à peu près par ordre de densité décroissante. Les scories +formées ne peuvent plonger sans rencontrer bientôt une couche de +composition différente dont la densité surpasse la leur, et le mouvement +de descente se trouve arrêté. C'est, en définitive, la couche +superficielle qui se solidifie d'abord. + +_Impossibilité actuelle d'un noyau solide._--La marche régulière du +degré géothermique rend très probable l'existence, dans l'intérieur du +globe terrestre, d'une température capable de fondre tous les minéraux +connus. + +Il se peut, d'autre part, que, pour certains de ces minéraux, la +pression croissante soit un obstacle à la fusion. L'augmentation de la +température avec la profondeur peut se ralentir. L'augmentation de la +pression ne le peut pas. On trouve qu'elle doit atteindre, au centre de +la Terre, 1700000 atmosphères dans l'hypothèse de l'homogénéité, 3 +millions d'atmosphères dans une hypothèse assez vraisemblable sur +l'accroissement de la densité avec la profondeur. + +Sous de pareilles pressions, il est certain que tous les solides +s'écrasent et se pulvérisent. Même l'acier le plus fin ne résiste guère +au delà de 1000km. Il n'y a donc pas à compter sur la rigidité des +matériaux pour maintenir à la Terre sa figure, pour s'opposer aux +déformations que les forces extérieures tendent à produire. + +Cette tendance existe, les marées océaniques en fournissent la preuve. +La Terre est défendue contre elle non par la ténacité de ces matériaux, +mais par leur viscosité qui les rend insensibles aux sollicitations +extérieures quand celles-ci changent fréquemment de sens. + +Les énormes pressions qui règnent à l'intérieur du globe ne permettent +pas aux métaux ni à leurs composés de passer à l'état de fluides +parfaits. Cela est particulièrement applicable aux substances qui, à +l'inverse de la glace, se dilatent par la fusion. Le Dr Barus a fait à +ce sujet des expériences intéressantes sur les roches qui, en fondant, +deviennent pâteuses. Il a trouvé qu'un accroissement de 200atm par degré +centigrade maintient la viscosité constante (KING and BARUS, _Amer. +Journal of Science_, Vol. XLV, 1893). + +L'intérieur du globe terrestre, ne pouvant être ni rigide ni +parfaitement fluide, affecte sans doute un état visqueux, impossible à +réaliser dans nos laboratoires faute de pressions suffisantes et dans +lequel les frottements intérieurs jouent un rôle très important, en +raison du rapprochement des molécules. + +Des indications suggestives sont fournies à ce sujet par diverses +recherches modernes. Le colonel Burrard, étudiant les variations de la +pesanteur dans l'Inde, trouve que les anomalies de la densité cessent +d'être sensibles vers 40km ou 50km de profondeur. Les énormes pressions +qui règnent dans cette zone amèneraient les éléments chimiques les plus +divers à un degré de densité presque uniforme, et l'on comprend ainsi +que les métaux lourds puissent être injectés dans les filons jusque près +de la surface, au lieu d'être relégués dans les couches lointaines. + +L'étude de la propagation des tremblements de terre, faite par le +professeur Milne, lui a montré que les secousses sismiques se propagent +par l'intérieur du globe plus rapidement que par l'écorce. C'est ainsi +que l'ébranlement désastreux qui a détruit en 1905 la ville de +San-Francisco est parvenu à Edimbourg en sept minutes. Les couches +profondes transmettent donc les vibrations comme le ferait une matière +très élastique, très dense, très homogène, ce qui ne veut pas dire +qu'elles aient toutes les propriétés d'un métal à la température +ordinaire. + +_Raisons mathématiques invoquées contre l'existence actuelle d'une +écorce mince._--Le degré géothermique constaté semble devoir amener +l'état liquide à 40km ou 50km de profondeur. L'écrasement des solides +par la pression se produirait plus vite encore. La presque totalité de +la matière du globe terrestre est donc dénuée de rigidité. + +Il se trouve cependant que la théorie du mouvement de la Terre autour de +son centre de gravité, théorie développée par les géomètres en supposant +la Terre rigide, donne une représentation satisfaisante des phénomènes +de précession et de nutation, ainsi que de la grandeur des marées. + +Les mathématiciens qui ont fondé cette doctrine n'y ont point vu de +difficulté. Ainsi Laplace dit: «Les phénomènes de la précession et de la +nutation sont exactement les mêmes que si la mer formait une masse +solide avec le sphéroïde qu'elle recouvre» (_Mécanique céleste_, Livre +V). Poisson exprime la même opinion: «Les tremblements de terre, les +explosions volcaniques, le souffle du vent contre les côtes, les +frottements et la pression de la mer sur la partie solide du sphéroïde +terrestre, répondant à des actions mutuelles des parties du système, +n'influent pas sur la durée du jour.» (_Mécanique_, t. II, p. 461). + +Depuis, on a tenté de reprendre la théorie sans supposer au début la +Terre solide, et les objections ont surgi. Ainsi Hopkins (_Philosophical +Transactions_, 1839) trouve qu'une écorce dont l'épaisseur ne serait pas +au moins le quart ou le cinquième du rayon devrait se gonfler et +s'affaisser périodiquement, dans une mesure qui ne pourrait échapper à +l'observation. + +Lord Kelvin (_Phil. Trans._, 1863) estime que, si la plus grande partie +de la Terre n'était pas solide, les phénomènes de précession et de +nutation auraient des périodes différentes de celles que l'on observe. +De plus, les marées ne se manifesteraient pas, la même déformation +s'imposant simultanément à l'eau de la mer et à l'écorce terrestre +supposée mince. + +Dans un écrit ultérieur, Lord Kelvin abandonne l'argument tiré de la +précession et de la nutation et ne retient que celui qui se fonde sur la +théorie des marées. + +M. G.-H. Darwin (_Phil. Trans._, 1882) trouve qu'une écorce moins +épaisse que le cinquième du rayon ou moins rigide que l'acier ne +pourrait ni résister aux oscillations du fluide intérieur, ni supporter +sans fléchir le poids des massifs montagneux. Le calcul lui indique +aussi qu'un sphéroïde en majeure partie liquide serait sujet à une +variation périodique dans la durée de rotation. Cette variation ne +pourrait manquer de se répercuter en apparence sur la période des +phénomènes astronomiques. + +Quel que soit le mérite mathématique de ces travaux, il est extrêmement +probable que la manière dont on a introduit la viscosité du liquide +interne dans les calculs n'est pas conforme à la réalité. Nous ne savons +pas ce que peut être le frottement intérieur dans un liquide soumis à +d'aussi fortes pressions. Déjà l'eau de la mer ne suit l'attraction du +Soleil et de la Lune qu'avec une lenteur manifeste. C'est ainsi que +l'heure de la haute mer présente, par rapport au passage de la Lune au +méridien, un retard variable, mais qui atteint communément plusieurs +heures. Ce retard ne peut manquer d'être encore plus grand dans le cas +du fluide interne; et, comme les forces attractives changent de sens en +peu d'heures, par suite du mouvement diurne, le fluide n'a plus le temps +de se déformer ou de réagir sur l'écorce. Il ne fait qu'osciller très +faiblement autour d'une figure d'équilibre moyenne ou subir une +circulation régulière. + +De même la surcharge imposée par les montagnes cessera de paraître +excessive si l'on introduit la notion de l'hétérogénéité du Globe +terrestre. Il suffit d'admettre, comme Airy l'avait déjà indiqué, que +les montagnes se prolongent, au-dessous du niveau moyen des plaines, par +des racines moins denses que l'ensemble de la croûte. Elles sont alors +soutenues à la manière des corps flottants, sans faire aucunement appel +à la ténacité des parties voisines. + + +_Arguments de fait en faveur de l'existence d'une écorce mince._--Une +première présomption, à l'appui de la mobilité interne du Globe +terrestre, résulte des petites variations constatées dans les latitudes +géographiques. L'axe principal d'inertie, qui coïncide à peu près avec +l'axe de rotation, n'est pas fixe à la surface du Globe, comme il +devrait l'être si celui-ci était solide. D'après les travaux du Service +international (_Bull. Astr._, t. XVIII, p. 280), l'amplitude de +l'oscillation du pôle a atteint 0",20 de 1895 à 1897, elle est retombée +à 0",13 en 1899, à 0",08 en 1900. Ces résultats sont fournis par +l'ensemble des six stations distribuées sur le parallèle de 39°. Il y a +une période annuelle, compliquée d'une période de 430 jours. Cette +dernière a été découverte expérimentalement par M. Chandler, qui lui +attribuait à l'origine une amplitude de 0",13. On a tenté sans succès +d'expliquer ces déplacements par des transports de matériaux à la +surface du Globe (érosion et charriage par les fleuves, dérive des +glaces polaires, desséchements de mers intérieures). On pourrait plutôt +en rendre compte par une variation de l'influence magnétique du Soleil, +comme l'a proposé le Dr Halm, ou comme contre-coup d'une action +météorologique. Ainsi un changement de pression représenté par 0m,008 de +mercure correspondrait à une variation de 0m,10 du niveau de l'Océan. Si +ce changement se produisait à la fois sur la dixième partie de la +surface de la Terre, il pourrait en résulter un déplacement de 0",16 +dans la direction d'un axe principal d'inertie du Globe. Mais ni le +baromètre, ni l'aiguille aimantée, ni l'activité solaire ne montrent la +même périodicité que les latitudes. + +[Illustration: Fig. 20. Marche du pôle terrestre à la surface du Globe +pendant un intervalle de cinq années, d'après les documents du Service +international des Latitudes (_Astronomische Nachrichten_, nº 4017). La +courbe est comprise à l'intérieur d'un carré de 0",50 ou 15m de côté.] + +Au contraire, la fluctuation des latitudes peut très bien être regardée +comme une conséquence de la circulation du fluide interne, sans marées +visibles. M. Volterra a démontré (_Acta Matematica_, 1899) que toute +anomalie présentée par la rotation libre d'un corps peut être expliquée +par des mouvements internes qui ne changent ni la forme, ni l'intensité +de l'attraction à l'extérieur. La variation des latitudes est donc en +faveur d'un état fluide ou tout au moins visqueux de l'intérieur du +Globe, état compatible avec une circulation régulière. Il est beaucoup +plus difficile d'en rendre compte si toute la masse du Globe est solide. + +La distribution des volcans sur tout le contour de l'Océan Pacifique, +sur l'axe de l'Atlantique, sur la ligne des fosses méditerranéennes, +l'ampleur et la généralité des éruptions, l'activité indéfinie de +certains orifices, le retour simultané de l'effervescence, souvent +constaté dans tous les volcans d'une même région, montrent que +l'ensemble des volcans doit s'alimenter à un réservoir commun. Il est +inadmissible d'installer, comme ont voulu le faire certains géologues, +une poche de lave distincte sous chaque montagne éruptive. + +D'après cela, l'on doit conclure qu'à une distance relativement faible +de la surface, les matières se présentent à l'état fluide, ou repassent +facilement à l'état fluide dès qu'une communication est établie avec le +dehors, de manière à permettre un abaissement de pression. Les +infiltrations de la mer ou des eaux douces ne sont nullement nécessaires +pour provoquer des éruptions. Celles-ci apparaissent sur toutes les +grandes cassures de l'écorce terrestre, même au centre de l'Asie. + +L'ordre et la distribution des matériaux dans l'écorce terrestre font +voir aussi qu'il existe, à une profondeur relativement faible, un +réservoir commun où tous les éléments chimiques se rencontrent. Ils ont +pu ainsi être accidentellement mélangés et amenés jusque près de la +surface où cependant les éléments légers dominent toujours si l'on +considère de grandes étendues. + +M. de Launay a montré (_Comptes rendus_, t. CXXXVIII, 14 mars 1904) que +l'on peut assigner par des considérations géologiques l'ordre de +superposition des éléments chimiques les plus répandus dans la Terre, à +l'époque où elle a cessé d'être entièrement fluide. On est amené ainsi à +diviser les corps simples en sept groupes, dont le premier est formé par +l'hydrogène, le dernier par les métaux précieux et denses. Il se trouve +que ces sept groupes se partagent aussi très nettement par la +considération des poids atomiques qui vont en croissant avec la +profondeur. + +La conclusion de M. de Launay est celle-ci: «Dans la fluidité première +de notre planète, les éléments chimiques déjà constitués se sont placés +à des distances du centre d'autant plus grandes que leur poids atomique +était plus faible, comme si les atomes, absolument libres de toute +affinité chimique à ces hautes températures, avaient uniquement et +individuellement obéi, dans une sphère fluide en rotation, à +l'attraction centrale combinée avec la force centrifuge.» + +Cette circonstance témoigne, non seulement de la fluidité primitive, +mais d'une fluidité relativement récente. Il a fallu, en effet, que le +mélange au moins accidentel de tous les éléments soit demeuré possible +jusque près de la surface. Autrement les métaux denses, accumulés près +du centre, auraient été séparés de nous par des cloisons solides et nous +seraient demeurés à jamais inconnus. + +Nous verrons par la suite que l'étude de la surface de la Lune apporte +aussi des arguments d'une grande valeur à l'appui de la doctrine de la +fluidité interne. + + + + +SECONDE PARTIE. + +LA LUNE. + + + + +CHAPITRE VIII. + +LA CONFIGURATION DE LA LUNE ÉTUDIÉE PAR LES MÉTHODES +GRAPHIQUES ET MICROMÉTRIQUES. + +LES CARTES LUNAIRES. + + +La Lune est, sans comparaison, de tous les corps célestes, celui qui +s'approche le plus de la Terre. Sa surface nous apparaît avec une +netteté et une permanence absolue, sans interposition d'enveloppes +vaporeuses. La perception des détails n'y est limitée que par +l'insuffisance de nos moyens optiques et par l'agitation de l'atmosphère +terrestre. Notre satellite est donc l'intermédiaire indiqué pour passer +de l'étude de la Terre à celle des autres planètes. + +Quand on regarde la Lune par une nuit claire, son éclat est trop vif +pour un oeil accoutumé à l'obscurité. Les différences de teinte +s'apprécient mal; on pourrait croire que l'astre est lumineux par +lui-même. Il n'en est rien cependant, comme le montrent le phénomène des +phases et celui de la lumière cendrée. La Lune n'est visible que par la +lumière solaire qu'elle nous renvoie, et qui reste encore très sensible, +après s'être diffusée une fois sur la Terre, une fois sur la Lune, et +avoir traversé trois fois toute notre atmosphère. + +Les taches se voient mieux dans le jour, surtout un peu avant le lever +ou un peu après le coucher du Soleil. Quand la Lune est près de +l'horizon, son éclat ne diffère pas beaucoup de celui d'une montagne +rocailleuse éloignée. C'est probablement une remarque de ce genre qui a +conduit Thalès (cité par Théodoret) à penser que la Lune était formée de +la même substance que la Terre. Démocrite ajoute que les taches doivent +résulter de la présence de montagnes et de vallées. On peut, en effet, +si l'on est doué d'une bonne vue, constater sans instruments des +irrégularités sur la ligne de séparation de l'ombre et de la lumière, +ligne pour laquelle nous adopterons désormais l'appellation abrégée de +_terminateur_. + +Xénophane (cité par CICÉRON, _Questions académiques_, Livre IV) va plus +loin. Son opinion est que la Lune est habitée, qu'il s'y trouve en grand +nombre des montagnes et des villes. Une croyance anciennement répandue, +rapportée par Plutarque et Achille Tatius, veut qu'il existe à +l'intérieur de la Lune de vastes cavernes, avec une région peuplée. +D'autres voient dans ce disque brillant un miroir qui nous réfléchit +l'image de la Terre. + +Aristote attache peu d'importance à ces imaginations, que l'on a vu +cependant reparaître jusque chez nos contemporains. Il conclut fort bien +de la succession des phases que la Lune est une sphère exclusivement +éclairée par le Soleil, de la persistance des taches que cette sphère +nous présente toujours la même face. Il cite une occultation de Mars +comme une preuve que cette planète est plus éloignée de nous que la +Lune. + +On doit à Aristarque, qui vécut à Samos de 320 à 250 avant notre ère, +une méthode correcte en théorie, bien que peu pratique, pour évaluer le +rapport des distances de la Lune et du Soleil. Il note qu'au moment de +la quadrature, la Lune doit former le sommet de l'angle droit dans un +triangle rectangle dont les deux autres sommets sont occupés par le +Soleil et la Terre. On peut mesurer l'angle dont la Terre est le sommet, +et par suite construire un triangle semblable. + +Il faut ensuite, pour enregistrer un progrès notable, descendre jusqu'à +l'époque moderne. Galilée paraît avoir eu le premier l'occasion +d'examiner la Lune avec une lunette astronomique, construite de ses +mains. Il acquit aussitôt la conviction de la nature montagneuse du sol. +Ayant remarqué qu'au moment de la quadrature les sommets des montagnes +peuvent rester éclairés jusqu'à une distance du terminateur estimée au +vingtième du rayon, il aperçut dans cette circonstance un moyen de +calculer la hauteur des montagnes lunaires. Les altitudes trouvées par +lui (8km à 9km) sont notablement exagérées. De telles différences de +niveau ne se rencontrent entre points voisins que près du pôle Sud, où +la méthode de Galilée n'est pas applicable. + +[Illustration: Fig. 21. Distribution générale des teintes sur la Lune. +(D'après l'ouvrage intitulé: _Voyage historique dans l'Amérique +méridionale_, par Don GEORGE JUAN et DON ANTOINE DE ULLOA; Amsterdam, +1752.)] + +Par des observations suivies, accompagnées de dessins, Galilée s'assura +que la Lune ne tourne pas vers nous toujours exactement la même face. +Des fuseaux se découvrent et se cachent alternativement sur les bords: +leur largeur totale peut s'élever à 15° au maximum. Il y a une libration +en longitude qui dépend surtout de la position dans l'orbite, une +libration en latitude subordonnée principalement à la latitude de la +Lune et une libration diurne, variant avec la distance au méridien. +Galilée n'a reconnu que les deux dernières. Il a construit une Carte +d'ensemble assez sommaire, où les positions des principaux objets sont +fixées par simple estime. + +Vers la même époque, le P. Scheiner, professeur à Ingoldstadt et connu +surtout par ses observations de taches solaires, exécuta de nombreux +dessins de la Lune. + +Une Carte demeurée fort rare, mais d'une exécution tout à fait +remarquable pour l'époque (1645), est celle de Langrenus, cosmographe du +roi d'Espagne Philippe IV. Il distingue sur notre satellite trois sortes +d'objets: les taches sombres, visibles à l'oeil nu, qu'il appelle des +_mers_: nous y trouvons une Mer autrichienne, un Détroit catholique, +etc. Les espaces brillants qui les séparent sont des _terres_, décorées +de noms allégoriques: Terres de la Paix, de la Vertu, de la Justice. +Nous y rencontrons enfin une multitude de bassins parfaitement +circulaires, où des ombres se forment dès que le Soleil s'incline un peu +sur l'horizon, ce qui indique une grande profondeur. Langrenus les place +sous le patronage de diverses personnes, soit des savants illustres, +soit des souverains. Mais ici la politique intervient trop visiblement, +et c'est à elle qu'il faut s'en prendre si la nomenclature de Langrenus +n'a pas été conservée. Son Philippe IV est devenu Copernic. Louis XIV, +encore bien jeune, s'est vu remplacé par Alphonse, roi de Castille; +Mazarin, qui figure comme satellite à côté d'Anne d'Autriche, a disparu +des Cartes de la Lune, et le pape Innocent X a cédé la place à Ptolémée. +Le mode de dessin des cirques indique qu'ils ont été vus, en général, +éclairés par l'Ouest. Les positions et les grandeurs relatives sont à +peu près aussi exactes qu'on peut l'attendre d'observations faites par +simple estime, sans micromètre (_fig. 22_). + +Dans la légende placée en marge de sa Carte, Langrenus annonce qu'il +tient en réserve une foule d'observations importantes et qu'il se +propose de faire paraître un Atlas représentant 30 phases différentes. +Il ne semble pas que ce projet ait été réalisé. + +[Illustration: Fig. 22. Carte lunaire de Langrenus (1645). (L'auteur a +inscrit dans les angles de cette Carte un résumé des opinions des +principaux philosophes anciens concernant la Lune.)] + +La même année un capucin autrichien, le P. de Rheita, publia un ouvrage +mystique intitulé _Oculus Enoch et Eliæ_, où il réfute diverses opinions +qui avaient cours à cette époque au sujet de la Lune. La carte jointe à +ce livre ne marque pas un progrès en ce qui concerne le détail des +cirques, mais s'attache à la ressemblance générale et à la gradation des +teintes. Rheita porte son attention sur les bandes brillantes qui +divergent de certains points du disque et en donne une explication +optique, d'ailleurs des plus hasardées. + +Deux ans plus tard (1647) paraissait la _Sélénographie_ d'Hévélius, le +célèbre astronome de Dantzick, appelé plus tard en France par Louis XIV. +Sa Carte, qui attribue des noms à 250 objets environ, est plus complète +que celle de Langrenus, mais certainement moins claire et moins +expressive (_fig. 23_). Des dessins spéciaux sont consacrés aux +formations les plus intéressantes. Les hauteurs sont calculées par le +procédé de Galilée, mais avec plus de discernement et de précision. +Hévélius constate l'existence de la libration en longitude et l'attribue +à tort à ce que la Lune serait assujettie à présenter toujours la même +face au centre de l'orbite, alors que la Terre en occupe non le centre, +mais le foyer. Il tente de déterminer l'axe de rotation de la Lune, et +trouve, par une approximation assez grossière, qu'il est perpendiculaire +sur l'écliptique. + +Le P. Riccioli, que nous avons eu à citer à propos des mesures d'arc de +méridien, a eu la bonne fortune de faire adopter une nomenclature +entièrement nouvelle. Les noms des mers sont suggérés par l'influence +présumée de la Lune sur la pluie, la température ou même l'hygiène +publique. Nous voyons apparaître une mer de la Sérénité et un océan des +Tempêtes, une mer des Crises et une mer des Vapeurs, une mer des Humeurs +et un golfe de la Rosée. Les massifs saillants qui bordent les mers +reçoivent les noms de montagnes terrestres: les Apennins, les Alpes, le +Caucase, les Pyrénées. Pour les cirques, Riccioli donne avec raison aux +astronomes éminents la préférence sur les hommes politiques que +Langrenus avait fait figurer en première ligne. Il attribue les objets +les plus marquants et les mieux isolés aux philosophes anciens, Platon, +Aristote, Archimède, Ératosthène, Hipparque, Ptolémée. Parmi les +modernes, Copernic, Tycho Brahé, Kepler, Gassendi sont les mieux +partagés. Les amis ou les confrères de Riccioli n'ont pas davantage lieu +de se plaindre. Restent les astronomes qui n'étaient pas dans les bonnes +grâces de l'auteur ou qui avaient le malheur de n'être pas nés à cette +époque. Ils trouveront les meilleures places prises, et devront se +contenter de formations secondaires ou difficiles à identifier. Mais ce +manque de justice distributive était à peu près inévitable. On ne +pourrait plus guère apporter un changement radical à la nomenclature de +Riccioli, quelque peu complétée par la suite, sans risquer de produire +une grande confusion. En ce qui concerne le calcul des positions et des +hauteurs, et généralement la topographie, la Carte de Riccioli, exécutée +en collaboration avec Grimaldi, marque peu de progrès sur celles de +Langrenus et d'Hévélius. + +[Illustration: Fig. 23. Carte lunaire d'Hévélius (1645). (Les deux +cercles représentent les limites de la libration en latitude. On +remarquera qu'il y a fort peu de détails nets dans les fuseaux rendus +alternativement visibles par la libration.)] + +Il en est autrement des recherches de Newton, qui ouvrent dans plusieurs +directions des voies essentiellement nouvelles. Dès 1676, dans une +lettre à Mercator, il donne la vraie cause de la libration en longitude, +résultant de l'excentricité de l'orbite lunaire, combinée avec +l'uniformité du mouvement de rotation. Le livre des _Principes_, publié +en 1687, emprunte au mouvement de la Lune les exemples les plus décisifs +en faveur de la loi de la gravitation universelle. Newton y explique +géométriquement la révolution des noeds de l'orbite en 18 ans 2/3 et la +rattache à l'action perturbatrice du Soleil. Il rend compte aussi des +principales inégalités en longitude, mais, comme Hévélius, croit que +l'axe de rotation de la Lune est perpendiculaire à l'écliptique. Le fait +que la Lune nous présente toujours la même face est pour lui un indice +que le globe lunaire doit être allongé dans la direction de la Terre. +Mais il n'y a aucune probabilité, en dehors de conditions initiales très +particulières, pour que cet état de choses ait toujours été réalisé. On +doit s'attendre à ce que notre satellite exécute des oscillations autour +de cette position d'équilibre relatif. Sa vitesse de rotation n'est donc +pas exactement uniforme, et la libration optique ou apparente, en +longitude, doit être compliquée d'une libration réelle. L'importance de +cette libration n'est pas indiquée par la théorie de Newton. Jusqu'à +présent, il n'a pas été possible de la mettre en évidence par +l'observation, non plus que l'allongement du globe lunaire vers la +Terre. On n'a d'ailleurs pas constaté davantage un aplatissement suivant +la ligne des pôles. Le méridien ne présente, par rapport à la forme +circulaire, que des inégalités purement accidentelles. Cette +circonstance était à prévoir d'après la théorie de Clairaut. Les limites +φ/2 et 5φ/4 sont ici 600 fois plus petites environ que pour la Terre. +Même dans l'hypothèse de l'homogénéité, qui serait la plus favorable, on +n'entrevoit aucune chance de constater l'aplatissement. + +Peu d'années après la publication du livre des _Principes_, les lois +exactes de la libration de la Lune étaient découvertes par Dominique +Cassini (1693). Ces lois sont les suivantes: + +1° La Lune tourne autour d'un axe dont les pôles sont fixes à sa +surface. Ce mouvement est uniforme; sa période est égale à une +révolution sidérale de la Lune. + +2° L'axe de rotation est incliné d'un angle constant et différent de 90° +sur l'écliptique. + +3° L'axe de l'écliptique, l'axe de rotation et l'axe de l'orbite sont +constamment parallèles à un même plan. + +On notera que, si la première loi n'était pas rigoureuse, toutes les +parties de la surface de la Lune deviendraient visibles à la longue. Ces +règles étant admises, on peut prédire l'aspect du disque pour une époque +quelconque et ramener toutes les configurations observées à un état de +libration moyenne. On prend pour origine des latitudes l'équateur, pour +origine des longitudes le méridien, fixe sur la surface de la Lune, qui +jouit de la propriété de s'écarter de quantités égales de part et +d'autre du centre apparent. + +Cassini avait publié antérieurement (1680) une Carte de la Lune plus +complète que celle d'Hévélius. Il aurait pu, par l'application des lois +qu'il avait posées, donner à cette Carte une base mathématique. Ce +travail ne fut accompli que beaucoup plus tard par Tobie Mayer, +astronome de Goettingue (1748). A la valeur 2° 30' donnée par Cassini +pour l'inclinaison de l'équateur sur l'écliptique, il substitua la +valeur beaucoup plus exacte 1° 29'. Le chiffre adopté aujourd'hui est 1° +31'. La Carte de Tobie Mayer est la première où l'on se soit conformé à +l'orientation apparente dans les lunettes. + +William Herschel porta son attention de 1777 à 1779 sur la topographie +de la Lune. On lui doit une série de mesures de la hauteur des +montagnes. Ses résultats sont bien plus faibles que ceux des +observateurs qui l'ont précédé ou suivi. Selon lui, la hauteur des +montagnes excéderait rarement 1000m. Il est probable que Herschel +considérait comme la surface véritable de la Lune celle des plateaux qui +séparent les cirques et qu'il évaluait la différence d'altitude entre le +bourrelet des cirques et le plateau extérieur. On trouve des chiffres +beaucoup plus forts quand on compare le rebord d'un cirque à la plaine +intérieure, ou le fond d'une mer aux montagnes qui en forment la limite. + +Herschel a cru, à diverses reprises, apercevoir des volcans en activité +dans la partie obscure de la Lune. Ailleurs, il considère comme très +probable, sinon certain, que la Lune est habitée. Ni dans un cas ni dans +l'autre, ses observations ou ses raisonnements ne sont présentés sous +une forme qui entraîne la conviction. + +Le premier essai de topographie vraiment détaillée est dû à Schröter. +Ses observations, commencées à Lilienthal en 1784, ont abouti à la +publication de deux volumes de _Selenotopographische Fragmente_, parus +en 1791 et 1802. Jamais avant lui on n'avait appliqué à ce genre de +recherches des instruments aussi puissants. L'un de ses télescopes avait +19 pouces d'ouverture. Schröter n'a point donné de Carte d'ensemble, +mais une multitude de dessins partiels relatifs à des phases diverses. +Dans ce travail, accompli avec beaucoup de persévérance, il eut +l'occasion d'enrichir la nomenclature et de signaler de nombreux détails +restés inaperçus avant lui. Son titre le mieux caractérisé est d'avoir +inauguré une méthode nouvelle pour l'évaluation des hauteurs des +montagnes. Elle repose sur la mesure micrométrique de l'ombre projetée, +combinée avec le calcul de la hauteur du Soleil pour le point qui est +l'origine de l'ombre. Ce procédé, plus précis que la mesure de la +distance au terminateur, est applicable dans des cas moins limités. +Toutefois il est encore fréquent qu'il tombe en défaut, et il ne fournit +jamais que des différences entre le sommet d'une montagne et une plaine +voisine. + +Schröter observa, non sans surprise, des divergences manifestes entre +ses dessins d'une même région, effectués à des époques différentes. Dans +un grand nombre de cas, il fut amené à conclure que des changements +réels s'étaient accomplis sur notre satellite. Mais ces conclusions +n'ont pas été acceptées par la généralité des astronomes. Ils estiment +ou bien que Schröter n'a pas suffisamment tenu compte des apparences +occasionnées par le changement des positions relatives de la Terre, du +Soleil et de la Lune, ou bien, dans les cas de divergence certaine, que +l'état ancien n'était pas établi par un ensemble suffisant de +témoignages. + +Pour affirmer qu'il y a eu modification physique, il serait évidemment +désirable d'avoir des Cartes lunaires établies par une méthode vraiment +rigoureuse, c'est-à-dire reposant sur la triangulation d'un certain +nombre de signaux bien choisis. Par des contrôles répétés, on peut +assigner une limite supérieure à l'erreur possible d'un réseau +géodésique; et, si l'un des sommets vient à se déplacer d'une quantité +supérieure à cette limite, la Carte est un témoin irrécusable qui peut +attester la réalité du déplacement. Quand le réseau est suffisamment +serré, les déplacements du même ordre qui se produisent dans l'intérieur +des mailles peuvent être établis avec une certitude équivalente. Les +points du premier ordre de la Carte de France, par exemple, ne +comportent que quelques décimètres d'erreur. + +Nous n'en sommes pas là pour la Lune: les positions sélénographiques y +sont facilement en erreur de 30' près des bords, de 5' à 10' dans la +partie centrale. Cela tient à deux causes: 1° l'incertitude des éléments +de la libration, qui affecte le passage de la configuration apparente à +la configuration moyenne; 2° l'absence d'objets géométriquement définis, +analogues aux signaux artificiels des géodésiens. Nulle part nous +n'observons de points lumineux invariablement liés à la surface; pas +davantage d'arêtes vives, dont l'intersection soit définie +indépendamment de l'éclairement solaire. + +Pour combler la première lacune, il suffit à la rigueur d'avoir un seul +signal bien défini, et d'observer avec la persévérance nécessaire sa +situation par rapport au centre apparent du disque. Arago, Bouvard et +Nicollet ont fait dans ce but, de 1806 à 1818, d'importantes séries de +mesures micrométriques. L'objet choisi était le pic central du cirque +Manilius. Ce choix n'était pas le plus heureux qu'on pût faire. Le +sommet de ce pic est arrondi, peut-être multiple, et il est probable que +ce n'est pas toujours le même point que l'on adopte pour sommet quand +l'éclairement change. Depuis, Schlüter, Wichmann, M. Franz ont exécuté +avec l'héliomètre des séries analogues en prenant pour point fondamental +le centre du petit cratère Moesting A, bien circulaire et très net. On +ne doit pas se flatter cependant que l'appréciation du centre soit tout +à fait indépendante de la phase, et l'on peut regretter aussi qu'aucune +de ces séries de mesures n'embrasse un intervalle équivalent à la moitié +de la révolution des noeuds de la Lune. Jusqu'ici, ces opérations +confirment l'exactitude des lois de Cassini et n'indiquent aucune +libration réelle venant s'ajouter à la libration optique. Elles +permettent de regarder l'origine des coordonnées lunaires comme fixée à +la surface du globe avec une approximation de quelques secondes d'arc. +(On se rappellera que l'arc de 1" équivaut à peu près à 2km.) Il est +probable que cette incertitude sera bientôt restreinte, dans une +proportion notable, par l'emploi des documents photographiques. MM. +Franz, Hayn, Saunder ont entrepris dans ce but des travaux qui ne sont +pas encore complètement publiés. Quant à présent, la base de la +Sélénographie mathématique est encore la triangulation exécutée en 1824 +par Lohrmann, complétée de 1830 à 1837 par Beer et Mädler. Ces deux +derniers auteurs ont donné une Carte complète à l'échelle de 1m environ +pour le diamètre de la Lune, avec une description topographique très +soignée. Chaque fois qu'ils se sont trouvés en désaccord avec leurs +prédécesseurs, ils ont examiné les origines du conflit, et toujours ils +sont arrivés à la conclusion que les anciens documents devaient être +tenus pour suspects et que la réalité du changement présumé était fort +douteuse. + +La seule opération graphique, étendue à l'ensemble de la Lune, qui ait +marqué un progrès sur l'ouvrage de Beer et Mädler, est la Carte de J. +Schmidt, directeur de l'Observatoire d'Athènes. Cette Carte, reposant +sur des observations faites de 1848 à 1874 et dressée à l'échelle de +1m,80 pour le diamètre lunaire, est sans rivale pour la clarté du dessin +et l'abondance des détails. On doit reconnaître toutefois qu'elle a +souvent le caractère d'une interprétation discutable et ne peut +prétendre à la ressemblance, puisqu'elle ne se rapporte à aucun +éclairement déterminé. Les inclinaisons du sol, les teintes des objets, +leur importance relative seront très souvent mal appréciées à +l'inspection de la Carte seule (_fig. 24_). + +En l'absence d'ombres, de cotes ou de lignes de niveau, on ne peut +évidemment espérer donner une idée correcte du relief. De même que +Mädler, Schmidt s'est servi de hachures, mais sans pouvoir les établir +dans une relation déterminée avec la pente. On a tenté de sortir de +cette difficulté par une autre voie. Il est possible de construire par +tâtonnements un modèle en plâtre qui, sous diverses incidences de +lumière, donne la même série d'apparences qu'un paysage lunaire dans les +phases successives. Cette méthode laborieuse a été appliquée par Nasmyth +et Carpenter. Elle donne des images très nettes, très expressives, mais +qui ne portent pas leur contrôle avec elles et qui, par suite, ne +doivent être consultées qu'avec une certaine défiance. Elles ne +sauraient remplacer l'ensemble des dessins qui ont servi à les +construire, car elles font intervenir certaines propriétés physiques de +la substance employée, et, dans une plus large mesure, la personnalité +de l'opérateur. On peut encore espérer qu'un dessinateur consciencieux +ne figurera rien dont il ne soit sûr. Le mouleur le plus habile +introduira fatalement des détails qui n'existent pas. + +[Illustration: Fig. 24. Fragment de la Carte lunaire de Schmidt. (Le +plus grand cirque figuré ici est Archimède; au-dessus se déploie en +éventail le massif des Apennins.--Comparer avec la représentation +photographique de la même région, _fig. 36._)] + +En dehors de ces travaux d'ensemble, de nombreux observateurs se sont +livrés à des études topographiques de détail. Mais on doit avouer que +presque toujours leurs dessins supportent, moins bien que la Carte de +Schmidt, la comparaison avec les photographies modernes. Il semble qu'à +la longue le désir de montrer tout ce qui peut se voir l'emporte +toujours sur le scrupule de ne figurer que ce que l'on a vu avec +certitude. Malgré tout le labeur et l'habileté dépensés dans cette +direction, il est ordinairement impossible de réconcilier ensemble les +dessins de source différente et l'on arrive à la conviction que des +changements apparents considérables peuvent se manifester sans qu'il y +ait lieu de conclure à des variations réelles. De plus, la +représentation graphique d'un site un peu complexe ne se rapporte jamais +à une phase bien définie, car le temps nécessaire à l'exécution suffit +pour faire varier la place et l'étendue des ombres. + +Déjà Riccioli avait été amené à penser qu'aucune altération permanente +ne se produit plus à la surface de la Lune, que celle-ci est totalement +aride et inhabitable. + +Hévélius et Herschel inclinent à l'opinion contraire. Cassini cite des +exemples de nuages et de points lumineux temporaires. + +Schröter et Gruithuisen, astronome de Münich, relèvent nombre d'objets +facilement visibles, omis sur les Cartes anciennes. Ils croient pouvoir +en inférer que ces objets sont des formations modernes. + +Beer et Mädler repoussent cette conclusion. L'enquête à laquelle ils se +sont livrés, dans presque tous les cas signalés, leur a montré que les +sélénographes du XVIIe siècle n'ont poussé assez loin ni l'exactitude +générale, ni le souci du détail. Deux documents de cette époque ne +s'accordent pas mieux entre eux qu'avec les documents modernes. En +somme, la permanence est plus probable, sauf deux ou trois points où le +doute reste permis. Mais Beer et Mädler, par le caractère uniforme et +compréhensif de leur travail, donnent une base plus solide aux +discussions futures. Aucun objet net et étendu n'a pu leur échapper, pas +plus qu'aux photographies modernes. + +Parmi les points signalés par Schröter, comme offrant une apparence +fugitive et changeante, se trouvent deux petits cirques voisins, +perceptibles sans difficulté dans les petits instruments. Ces deux +orifices, connus aujourd'hui sous les noms de _Messier_ et _Messier A_, +se trouvent dans la mer de la Fécondité. Du côté de l'Est s'en échappe +une double traînée lumineuse, rectiligne, qui simule fort bien une queue +de comète (_fig. 28_ et _29_). + +Beer et Mädler, désireux de contrôler l'observation de Schröter, +reviennent sur Messier chaque fois qu'ils en rencontrent l'occasion. Ce +qui les frappe surtout, c'est la ressemblance absolue, on pourrait dire +l'identité d'aspect des deux cirques. Voici, sur ce sujet, leurs propres +paroles: «Près de ce cirque d'éclat 7°, de 16km de diamètre, se trouve à +l'Est un cirque entièrement semblable sous tous les rapports. Diamètre, +forme, hauteur et profondeur, teinte de l'intérieur, même la position de +quelques sommets sur le rempart, tout s'accorde de telle façon qu'il +doit y avoir là un jeu bien singulier du hasard ou l'intervention de +quelque loi encore inconnue de la nature.... Messier est probablement +cet objet que Schröter (Part. II, § 688) incline à considérer comme une +apparition lumineuse accidentelle. Nous pouvons assurer que, depuis +1829, dans plus de trois cents occasions, aussi souvent que cette région +était bien visible, nous l'avons toujours vue telle que nous l'avons +décrite, alors qu'avec une apparence aussi précise, même le plus léger +changement de grandeur de forme ou de teinte aurait dû se faire +remarquer, et que l'observation de Schröter nous engageait à étudier +attentivement cette localité.» + +Bientôt après, en 1842, Gruithuisen nota que les deux cirques ne +paraissaient plus égaux. Webb répéta l'observation en 1855 et en fit +ressortir toute l'importance. Cette inégalité, qui avait pu échapper si +longtemps à l'attention d'observateurs habiles et persévérants, était +devenue très apparente dans une médiocre lunette. Il est aujourd'hui +facile de l'enregistrer par la Photographie. Sous un éclairement +oblique, Messier se montre toujours plus petit et moins net que Messier +A, le premier étant aplati dans le sens du méridien, le second plus +développé en latitude. C'est seulement pendant quelques jours chaque +mois que les deux cirques, sous un éclairement presque normal, +apparaissent comme deux taches lumineuses égales. Il est contraire à +toute vraisemblance que Beer et Mädler aient limité leur examen à cette +courte période notoirement défavorable pour l'appréciation des formes. +Il y a donc lieu de conclure qu'il s'est produit un changement +intrinsèque et définitif, mais nous ne voyons pas de raison suffisante +pour admettre, avec M. W.-H. Pickering, qu'il y a variation périodique. +Ces deux cirques sont, comme beaucoup d'autres, enveloppés chacun d'une +auréole claire, à peu près circulaire. Ces auréoles échappent souvent à +la vue, soit parce qu'elles ne forment pas un contraste suffisant avec +un fond déjà très lumineux, soit parce que leur teinte propre ne se +développe pas dans un éclairement déjà très oblique. Près du lever ou du +coucher du Soleil, c'est le relief du bourrelet qui détermine l'étendue +apparente du cirque. Quand le Soleil approche du méridien, on ne voit +plus que l'auréole, et c'est par elle que l'on apprécie l'importance de +la formation. Les deux orifices de Messier sont inégaux, les deux +auréoles sont égales: de là la diversité des jugements. + +Nous renverrons aux Ouvrages spéciaux pour la discussion des cas +analogues. Celui que nous avons choisi comme exemple est le plus +frappant, parce que, dans aucun autre, la différence entre l'état +initial et l'état actuel n'est attestée par autant de témoignages +concordants. Si réellement des changements de cet ordre se produisent +encore, ils ne peuvent manquer d'être mis en lumière un jour ou l'autre +par la comparaison des documents photographiques. Désormais, c'est à +cette nouvelle source d'informations que nous aurons recours; mais, pour +l'interpréter plus sûrement, il sera utile que nous empruntions à la +Mécanique céleste et à la Physique quelques données sur les derniers +états que notre satellite a traversés avant de parvenir à sa +configuration actuelle et sur les forces qui peuvent régner à sa +surface. + + + + +CHAPITRE IX. + +LA GENÈSE DU GLOBE LUNAIRE ET LES CONDITIONS PHYSIQUES +A SA SURFACE. + + +On connaît la conception séduisante par laquelle Laplace a tenté de +résumer dans ses grandes lignes la formation du système solaire. +Présentée par l'illustre auteur, «avec la défiance que doit inspirer +tout ce qui n'est pas un résultat de l'observation ou du calcul», +l'hypothèse nébulaire prend plus de précision et de consistance à mesure +que l'on considère des époques plus rapprochées de la nôtre, des états +plus voisins de l'état actuel. Elle est capable, en particulier, de +fournir des indications précieuses si on l'applique au système restreint +formé par la Terre et la Lune, et dans lequel le Soleil intervient comme +agent de perturbation. + +L'état primitif nous est absolument inconnu et celui dont Laplace est +parti ne représente pas même ici une approximation vraisemblable. La +marche rationnelle serait donc la suivante: partir de l'état actuel, +introduire comme fonctions du temps les principaux éléments du système, +volumes, densités, durées de rotation et de révolution; former les +équations différentielles dont ces fonctions dépendent; les intégrer au +moins approximativement; dans les intégrales, donner au temps des +valeurs positives ou négatives, suivant que l'on veut prévoir l'avenir +ou reconstituer le passé. + +Ce programme, pris à la lettre, dépasse encore les ressources de +l'Analyse. Il faut le modifier en partant d'un état fictif, aussi voisin +que possible de l'état actuel, mais choisi de manière à faciliter le +calcul. On peut espérer obtenir ainsi au moins un aperçu de la manière +dont les choses se sont passées. La tentative la plus heureuse qui ait +été faite dans ce sens est celle de M. G.-H. Darwin, dont les Mémoires +ont paru dans les _Philosophical Transactions_. Nous allons essayer de +résumer ici les conclusions du plus important[10]. + +[Note 10: G.-H. DARWIN, _On the precession of a viscous spheroïd and on +the remote history of the Earth_ (_Phil. Trans._, vol. CLXX, 1879).] + +M. Darwin suppose la Terre et la Lune encore fluides et homogènes, la +viscosité constante, le plan de l'orbite lunaire en coïncidence avec le +plan de l'écliptique. Les autres éléments, partant de leurs valeurs +actuelles, vont varier, et la principale cause de cette variation sera +le frottement des marées. + +[Illustration: Fig. 25.] + +On comprend sans peine l'origine de ce frottement (_fig. 25_). Si une +planète P tourne dans le sens direct, en présence d'un autre corps C, +l'attraction de ce corps va provoquer la formation d'un bourrelet +saillant _b_, situé du côté de C. Le mouvement diurne, supposé plus +rapide que le mouvement de révolution, emporte ce bourrelet vers l'Est, +mais l'attraction du corps C tend à le ramener sur la ligne PC. Le +bourrelet liquide est donc constamment traîné sur la planète et agit +comme un frein pour éteindre la vitesse de rotation. L'action continue +dans le même sens tant que la durée de la révolution sidérale (que l'on +peut appeler _mois_) surpasse celle de la rotation diurne (que l'on peut +appeler _jour_). L'action s'arrête, en même temps que les marées, quand +le mois est devenu égal au jour, et la planète P prend, d'une façon +permanente, une forme allongée dans la direction PC. + +Ainsi l'action de la Terre a réalisé pour la Lune cette égalité, +enfermée dans la première loi de Cassini. On peut se demander pourquoi +l'effet correspondant ne s'est pas produit pour la Terre, et pourquoi +notre jour sidéral n'est pas devenu égal à la révolution sidérale de la +Lune. Mais il est facile de voir qu'entre notre globe et son satellite +la partie était loin d'être égale. La Terre, plus volumineuse, provoque +sur la Lune des marées bien plus fortes. Le frein mis en jeu, agissant +sur une masse moindre, est plus efficace. La Terre agit 12000 fois plus +vite pour ralentir la rotation de la Lune que la Lune pour ralentir la +rotation de la Terre. + +Ce phénomène a des répercussions qui n'apparaissent pas à première vue, +mais dont le calcul démontre la nécessité. L'énergie cinétique disparue +dans le ralentissement de la rotation de la planète P doit +inévitablement se retrouver quelque part. Il y a, en effet, échauffement +de la planète P, ou atténuation du refroidissement si celle-ci rayonne +vers l'espace. Mais ce n'est pas tout: le bourrelet _b_ attirant la +planète C du côté où déjà elle tend à se mouvoir, augmente sa vitesse +linéaire et la fait sortir de son orbite relative. A cette augmentation +de distance correspond un ralentissement dans le mouvement angulaire. En +somme, si nous considérons l'effet des marées terrestres, il y a +transport d'énergie cinétique du mouvement diurne de la Terre au +mouvement orbital de la Lune. + +A côté de cette répercussion réelle, il peut s'en produire une autre qui +n'est qu'apparente. Nos procédés de mesure du temps sont fondés sur la +constance présumée du jour sidéral. Si la rotation de la Terre se +ralentit, le jour sidéral s'allonge. Les phénomènes mesurés avec cette +unité deviennent en apparence plus rapides. C'est le cas pour le +mouvement angulaire de la Lune qui subirait une accélération apparente +supérieure, comme M. Darwin le démontre, à son ralentissement réel. + +Ces résultats subsistent pour toutes les hypothèses vraisemblables sur +la viscosité. Si l'on supposait, au contraire, la masse de la Terre +solide et parfaitement élastique, on trouverait pour le moyen mouvement +de la Lune une accélération réelle de 3",5 et pour le jour sidéral une +durée presque invariable. + +Les conclusions de M. Darwin sont résumées dans le Tableau suivant, qui +nous retrace à grands traits, pour une période de 56 millions d'années +en remontant dans le passé, l'histoire de la Terre et de son satellite: + +Colonnes: +A: Temps (--t) en années. +B: Jour sidéral en heures de temps moyen. +C: Révolution sidérale en jours moyens. +D: Obliquité de l'écliptique. +E: Inverse de l'ellipticité. +F: Distance de la Terre à la Lune en rayons terrestres. +G: Chaleur engendrés en degrés Farenheit. + + États A B C D E F G + h m j ° ' ° +État initial 0 23.56 27.32 23.28 232 60,4 0 +I 46 300 000 15.30 18.62 20.40 96 46,8 225 +II 56 600 000 9.55 8.17 17.20 40 27,0 760 +III 56 800 000 7.50 3.59 15.30 25 15,6 1300 +IV 56 810 000 6.45 1.58 14.25 18 9,0 1760 + +On voit qu'une transformation très profonde s'accomplit dans un temps +relativement court à partir de l'époque _t_ = -56 600 000. En remontant +vers cette époque, on assiste à une diminution de plus en plus rapide du +jour, du mois et de l'obliquité. Cela tient à ce que, la Lune se +rapprochant de la Terre, la force retardatrice des marées augmente +énormément. Il est vrai qu'avec une rotation plus rapide la production +des marées serait plus fortement entravée par le frottement intérieur, +ce qui fait, jusqu'à un certain point, compensation. + +En prolongeant ce Tableau, on arriverait à l'époque où la Terre et la +Lune étaient confondues ensemble. La méthode de calcul de M. Darwin ne +peut plus servir de guide dans le détail, lorsqu'on approche de cette +limite. Toutefois le principe de la conservation des aires montre que, +au moment où la Lune s'est séparée de la Terre, le mois et le jour +avaient pour valeur commune 5h 36m. La séparation a pu être provoquée +par l'action des marées solaires combinées avec la force centrifuge. On +peut imaginer des circonstances où ces marées auraient acquis une très +grande intensité, par exemple si la marée solaire semi-diurne avait à +peu près même période que l'oscillation libre du sphéroïde. Ce ne serait +pas alors un anneau qui se détacherait, mais une excroissance. Sa +séparation serait accompagnée d'une rupture d'équilibre et de +fluctuations violentes. La mise en liberté d'un anneau complet serait +plus conforme à l'esprit général de l'hypothèse de Laplace, mais le +passage de cet anneau à un satellite unique soulève, de l'aveu de tous +les géomètres qui se sont occupés de la question, de très grandes +difficultés mécaniques. + +Si l'on considère la Lune comme rassemblée en un globe unique aussitôt +après sa séparation (c'est l'hypothèse que préfère M. Darwin), le mois +augmente dès le début un peu plus vite que le jour, et l'influence +réciproque des marées intervient pour allonger l'un et l'autre, tout en +éloignant la Lune de la Terre. La chaleur développée par le passage de +la Terre de la durée de rotation primitive (5h 36m) à la durée de +rotation actuelle (23h 56m) suffirait, si elle était appliquée d'un seul +coup, pour élever la température de la Terre de 3000° Farenheit. Mais il +va de soi que la plus grande partie de cette chaleur a dû se dissiper +dans l'espace. + +Peut-on supposer qu'une partie de l'évolution qui vient d'être décrite +rentre dans les temps géologiques? Cela est possible si l'on admet avec +M. Darwin qu'un globe visqueux, même recouvert d'une croûte mince, est +susceptible d'éprouver des marées à courte période comme si la fluidité +était parfaite. L'alternance plus rapide des jours et des nuits devait +donner plus d'énergie aux vents, aux courants marins, aux cyclones, +accélérer le travail des eaux à la surface. Cela est conforme à ce que +nous savons des transformations de l'époque quaternaire, où les cours +d'eau, plus volumineux qu'aujourd'hui, travaillaient plus efficacement +au creusement de leurs vallées. + +Le frottement des marées a cessé de se produire pour la Lune par suite +de l'égalité établie entre la durée de rotation et la durée de +révolution. Mais il doit être encore sensible pour la Terre. Cette +action retardatrice peut rendre compte, pour une part, de l'accélération +séculaire apparente du mouvement de la Lune en longitude. Comme elle +agit surtout sur l'équateur terrestre, elle tend à produire sur notre +globe une sorte de torsion, avec plissement superficiel. M. Darwin a +cherché à prévoir dans un second Mémoire (_Phil. Trans._, Vol. CLXX, +1879) la forme théorique de ces plis. Le dessin donné n'a pas une +relation bien apparente avec la figure des continents ni avec le tracé +des chaînes de montagnes. + + +_De la forme de la Lune._--La rotation de la Lune sur elle-même est +lente; la force centrifuge à l'équateur n'est qu'une fraction +insignifiante de la pesanteur. Si donc la Lune n'était pas en présence +de la Terre, elle pourrait, étant considérée comme une masse fluide et +homogène, être en équilibre sous la forme d'un ellipsoïde de révolution +très peu aplati. + +Mais l'attraction de la Terre à la surface de la Lune n'est pas +insensible par rapport à celle de la Lune elle-même; d'où +l'impossibilité que le globe lunaire soit de révolution. Quand les +durées de rotation et de révolution sont devenues égales, le bourrelet +des marées prend sur la Lune une position fixe; il est constamment +orienté vers la Terre, avec une oscillation limitée correspondant à la +libration en longitude. Du jour où la solidification complète +intervient, nous devons avoir une figure ovoïde, l'allongement le plus +prononcé ayant lieu dans la direction de notre globe. + +Le problème, considéré dans toute sa généralité, est d'un traitement +mathématique trop pénible. On le réduit, pour la facilité du calcul, aux +termes suivants (TISSERAND, _Mécanique céleste_, t. II, p. 110): + +_Trouver la figure d'équilibre d'une masse fluide, homogène, animée d'un +mouvement de rotation uniforme autour d'un axe fixe_ O_x passant par son +centre de gravité_ O. _Toutes les molécules de la masse fluide +s'attirent mutuellement suivant la loi de Newton et sont soumises en +outre à l'attraction d'un centre éloigné_ C _situé dans le plan de +l'équateur. On suppose qu'en vertu de celle dernière force le point_ O +_décrit un cercle ayant son centre en_ C _et que la durée de la +révolution est égale à celle de la rotation de la masse fluide autour de +_ O_x._ + + +La question étant ainsi précisée, on trouve comme figure d'équilibre un +ellipsoïde à trois axes inégaux. L'axe de rotation est le plus petit; +l'axe dirigé vers la Terre est le plus grand. L'aplatissement de la +section orientée vers la Terre est quatre fois plus grand que celui de +la section perpendiculaire. Ces aplatissements sont d'ailleurs faibles, +respectivement égaux à 375/(10<exp>7) et 94/(10<exp>7). La différence des +rayons extrêmes pourrait aller à 60m. C'est dire qu'il y a peu d'espoir +de la mettre en évidence par des mesures micrométriques. + +Il est probable que ces résultats seraient peu modifiés si l'on +supposait la Lune hétérogène, avec densité croissante de la surface au +centre. La densité moyenne de la Lune surpasse à peine 3, et il est à +croire, par suite, qu'elle est plus homogène que la Terre: ses matériaux +ont dû être empruntés aux couches superficielles et peu denses de notre +globe. + + +_Indications fournies par la théorie de la libration._--On peut former +les équations du mouvement de la Lune autour de son centre de gravité en +ayant égard à l'attraction mutuelle de ses diverses parties et à +l'attraction de la Terre. L'action perturbatrice du Soleil a peu +d'importance. + +De ce que les pôles se déplacent peu à la surface, il résulte que l'axe +de rotation reste voisin de l'un des axes principaux d'inertie. Par +suite un autre axe principal d'inertie fait constamment un axe très +petit avec le rayon vecteur mené du centre de la Lune à la position +moyenne de la Terre. + +Le calcul montre que les deux principales lois de Cassini (constance de +l'inclinaison de l'axe de rotation sur l'écliptique, coïncidence des +noeuds de l'équateur et de l'orbite sur l'écliptique) sont liées +ensemble. Chacune peut être regardée comme la conséquence de l'autre. + +La fixité de l'axe de rotation dans l'intérieur de la Lune n'a pas un +caractère nécessaire. Elle dépend des conditions initiales. D'après +Poisson, l'axe de rotation décrit à l'intérieur de la Lune un cône de +révolution. D'après un calcul plus exact, dû à Charles Simon, l'axe de +rotation oscille dans un plan principal. En pratique, la distinction n'a +pas beaucoup d'importance. Les excursions de l'axe de rotation sont +certainement périodiques et toujours petites. Jusqu'à présent +l'observation ne les a pas mises en évidence. + + +_Désaccord entre la théorie de l'équilibre d'une masse fluide homogène +et la théorie de la libration._--La première théorie donne, comme nous +l'avons vu, pour l'aplatissement de la section principale la plus +déformée 375 x (10<exp>7). La théorie de la libration donne pour +l'aplatissement de cette même section (toujours dans l'hypothèse de +l'homogénéité) 614 x (10<exp>-6), valeur seize fois plus forte. + +On ne doit pas se flatter de rétablir l'accord en tenant compte de ce +que la Lune n'est pas homogène. La discordance devient encore plus +grande si l'on suppose, comme il est naturel, que la densité croisse de +la surface au centre. + +On doit en conclure que la figure actuelle de la Lune ne répond pas aux +conditions d'équilibre d'une masse fluide. Notre satellite a dû se +déformer d'une manière sensible depuis que sa surface s'est solidifiée, +et cette déformation s'est répercutée sur les constantes de la +libration. + + +_De l'allongement actuel de la Lune vers la Terre._--Hansen et J. +Herschel ont admis que la Lune, en raison de sa constitution hétérogène, +pouvait présenter un allongement vers la Terre, supérieur même à celui +qu'indique la théorie de la libration, et qui comporte une différence de +1km entre les rayons extrêmes. + +Ils ont aussi considéré comme possible une dissymétrie extérieure entre +les deux hémisphères, dissymétrie compensée par la distribution des +masses intérieures de manière à respecter l'isostase. Si l'hémisphère +qui nous fait face est beaucoup plus renflé que l'autre, il forme une +vaste excroissance montagneuse privée d'air et d'eau. L'atmosphère et +les mers seraient reléguées sur l'hémisphère invisible. Cette +dissymétrie contribuerait évidemment à maintenir le grand axe de la Lune +dirigé vers la Terre. + +Porté à un certain degré, le renflement pourrait être mis en évidence +par l'étude de la libration. En effet, pour un même déplacement +angulaire autour d'un axe perpendiculaire à la ligne de visée, les +points du centre du disque éprouveraient un déplacement apparent plus +grand que les points voisins des bords, même si l'on suppose la Lune +sphérique. Et, si on la suppose allongée vers la Terre, le déplacement +relatif des points voisins du centre se trouve encore augmenté. + +Sur le conseil de Hansen, Gussew a entrepris d'étudier à ce point de vue +deux photographies de Warren de la Rue. Son travail (_Bulletin de +l'Académie de Saint-Pétersbourg_, 14 octobre 1859) conclut à un +allongement énorme 0,055. Ce résultat, bien qu'ayant obtenu +l'assentiment de Hansen, n'a pas été admis en général par les +astronomes. + +Récemment M. Franz (_Observations de Königsberg_, Vol. XXXVIII) a repris +la discussion des mesures de Gussew, et montré qu'elles ne justifient +pas ses conclusions. M. Franz a mesuré micrométriquement, dans le même +but, cinq clichés de l'Observatoire Lick, et il a trouvé que +l'allongement vers la Terre est insensible. + + +_De l'atmosphère de la Lune._--Au moment de la séparation de la Terre et +de la Lune l'attraction prépondérante du globe le plus gros a dû ne +laisser au plus petit qu'une faible fraction de l'atmosphère totale. Il +est vrai que cette atmosphère pouvait être alors beaucoup plus +importante qu'aujourd'hui. + +En fait l'atmosphère de la Lune a maintenant une densité extrêmement +faible. Le bord du Soleil n'éprouve ni affaiblissement ni déformation au +voisinage du bord de la Lune dans les éclipses. Le spectre visible de la +Lune est le même que celui de la lumière solaire reçue directement, et +les raies d'origine atmosphérique ne s'y montrent pas plus intenses. + +Le critérium qui semble devoir offrir la sensibilité la plus grande est +fourni par les occultations d'étoiles. A l'entrée et à la sortie, dans +une occultation centrale, l'étoile doit paraître déviée, en des sens +contraires, d'un arc égal au double de la réfraction horizontale à la +surface de la Lune. Or la réfraction horizontale atteint sur la Terre +30' à 35'. + +D'autre part, la présence d'une atmosphère augmente le rayon apparent de +l'astre dans une mesure qui dépend à la fois de la densité de +l'atmosphère et de sa hauteur, mais qui, certainement, est bien moindre +que le double de la réfraction horizontale. On doit donc, en partant du +diamètre apparent mesuré directement, trouver pour les occultations une +durée trop longue. Inversement le diamètre calculé d'après la durée des +occultations sera plus petit que le diamètre mesuré directement. + +Bessel a considéré comme établi par l'expérience que la différence ne +s'élevait pas à 1". Il en a conclu que l'atmosphère devait être au moins +900 fois plus rare à la surface de la Lune qu'à la surface de la Terre. + +Cette conclusion paraît excessive. On possède aujourd'hui des +occultations observées plus exactement et en nombre beaucoup plus grand +qu'au temps de Bessel. Leur discussion montre que la différence des +diamètres déterminés par les deux méthodes est bien réelle. On peut +l'estimer à 1" ou même 2" et son signe est bien celui que fait prévoir +la théorie, s'il existe une atmosphère réfringente. Il y a donc lieu de +considérer la limite 1/900 posée par Bessel comme une valeur +vraisemblable de la densité de l'atmosphère lunaire à la surface. A +cause de la moindre pesanteur sur la Lune, l'atmosphère s'y répartirait +sur une hauteur bien plus grande et, à 150km d'altitude, les deux +atmosphères pourraient avoir des densités comparables. Or, à 150km de +hauteur, l'atmosphère terrestre est encore capable de produire des +effets sensibles, de porter les étoiles filantes à l'incandescence, de +diffuser les rayons solaires, de tenir de fines poussières en +suspension. + + +_Disparition de l'atmosphère lunaire._--L'examen de la surface de notre +satellite donne lieu de penser qu'il a possédé autrefois une atmosphère +plus importante, et que, par la suite, cette enveloppe fluide s'est +résorbée ou dissipée. + +La première explication est suggérée par divers phénomènes chimiques. +Une élévation de température de quelques centaines de degrés à la +surface de la Terre ferait rentrer dans l'atmosphère la totalité de +l'eau des mers et une grande partie de l'acide carbonique contenu dans +l'écorce. D'où augmentation très forte dans la hauteur et la pression de +l'atmosphère. Inversement le refroidissement plus rapide du sol lunaire, +joint à sa nature absorbante, a pu fixer dans des combinaisons solides +et soustraire à la circulation la totalité des éléments liquides ou +gazeux. + +Mais il se peut aussi que les gaz aient disparu par émission directe +dans l'espace. Les gaz très raréfiés ne suivent plus les lois ordinaires +des mélanges. La hauteur limite de l'atmosphère est variable d'un gaz à +l'autre, et ceux dont le poids atomique est moindre s'élèvent plus haut +que les autres. Or la Lune laisse échapper toute molécule lancée suivant +la verticale ascendante avec une vitesse supérieure à 2km,38 par +seconde. Il est probable que cette vitesse est fréquemment atteinte pour +tous les gaz et que, par suite, la Lune est incapable d'en retenir +aucun. + +M. G.-J. Stoney (_Transactions of the R. Dublin Society_, Vol. VI, série +2) admet que la température à la limite de l'atmosphère terrestre est +-66° C. A cette température les molécules d'hydrogène et d'hélium, de +poids atomique 1 et 2, ont respectivement pour vitesse moyenne 1603m et +1133m par seconde. Sur la Terre, où une vitesse de 10km à 12km par +seconde suffit pour assurer l'évasion, l'hydrogène et l'hélium +s'échappent, la vapeur d'eau ne s'échappe pas. Il semble donc qu'une +vitesse égale à 9 ou 10 fois la vitesse moyenne est encore assez +fréquemment réalisée pour qu'une déperdition assez rapide en résulte. + +Sur la Lune tous les gaz connus, sans exception, s'échappent à la longue +plus facilement que l'hélium sur la Terre. Il n'y a donc pas à s'étonner +que la Lune n'ait plus d'atmosphère. Mais rien ne dit qu'elle n'en ait +pas eu une assez importante dans le passé. + +Que sont devenues ces molécules égarées? Celles dont la vitesse était à +peu près perpendiculaire au mouvement relatif de la Lune ont dû être +reprises par la Terre, surtout lorsque les deux planètes étaient assez +voisines l'une de l'autre. Le plus grand nombre a dû former un anneau de +particules très disséminées, circulant indépendamment les unes des +autres autour du Soleil, et dont l'orbite de la Terre constituait la +ligne centrale. Il y aurait là une explication possible de la lumière +zodiacale. + + +_De la température de la Lune._--Il n'est pas douteux que la Lune ne se +soit refroidie plus vite que la Terre, par cela seul qu'elle est plus +petite. La Lune est arrivée la première à posséder une croûte assez +épaisse, où la chaleur interne ne contribue plus que dans une mesure +insignifiante à entretenir la température de la surface. Celle-ci +oscille sous l'influence alternative du rayonnement solaire et du +refroidissement nocturne, limité par la présence de l'atmosphère. + +On ne peut douter que cette influence de l'atmosphère ne soit +considérable. Dans la zone torride les sommets des très hautes montagnes +sont chargés de neiges perpétuelles, et le refroidissement nocturne y +est bien plus intense que pour les plaines situées à leur base. On ne +voit, pour expliquer cette différence, d'autre motif que la rareté de +l'air et de la vapeur d'eau. Or les sommets des plus hautes montagnes +terrestres sont encore loin d'atteindre la limite supérieure de +l'atmosphère. L'élimination totale de celle-ci serait accompagnée d'un +refroidissement encore plus grand. + +Nous devons donc nous attendre à ce que la Lune soit à une basse +température et il est certain, en effet, que la chaleur qu'elle nous +envoie n'est pas sensible pour nos organes, ni même, dans les conditions +ordinaires d'expérience, pour un thermomètre. + +Si le refroidissement nocturne est intense sur notre satellite, +l'échauffement dans le jour semble devoir y être important. En effet, +les jours de la Lune valent 14 des nôtres et, dans cet intervalle, tous +les points de la zone équatoriale voient le Soleil passer près de leur +zénith. Quelle que soit la nature de la surface, une certaine fraction +des rayons solaires doit s'y absorber et relever la température. Nous +pouvons d'ailleurs constater à première vue qu'il ne s'accomplit pas de +réflexion spéculaire. Aussi J. Herschel pensait que le point +d'ébullition de l'eau devait être dépassé quotidiennement. D'autres +astronomes ont pensé que le sol lunaire devait approcher de la +température du fer rouge. + +En 1846 Melloni, opérant sur le Vésuve à l'aide d'un thermopile et du +galvanomètre récemment inventé, réussit pour la première fois à mettre +en évidence une manifestation sensible de la chaleur renvoyée par la +Lune. + +Lord Rosse et le Dr Boeddiker ont obtenu des résultats encore plus nets. +Ils évaluent à 500° C. l'abaissement de température qui se produit sur +la Lune dans le cours d'une éclipse totale. Le refroidissement +consécutif à la disparition du Soleil est donc beaucoup plus rapide que +sur la Terre, ce qui met bien en évidence le rôle protecteur de +l'atmosphère. Les radiations solaires, pénétrant dans le sol terrestre, +s'y transforment en radiations obscures; il paraît probable que +l'atmosphère les retient au passage et que ce défaut de transparence ou +cette faculté de capture résident surtout dans la vapeur d'eau et +l'acide carbonique. + +Depuis Langley a réalisé une combinaison beaucoup plus sensible du +thermopile et du galvanomètre. Avec cet appareil, qu'il a nommé +_bolomètre_, il a pu explorer le spectre solaire, du côté de +l'infrarouge, bien au delà des limites antérieurement admises, et il a +reconnu que la majeure partie de l'énergie calorifique du Soleil, les +trois quarts peut-être, réside en dehors du spectre visible. Mais un +autre résultat inattendu des expériences de Langley est que ces rayons +obscurs traversent une atmosphère pure et sèche plus facilement que ne +le fait la chaleur lumineuse. + +Dans un travail exécuté avec M. Very et publié en 1889[11] Langley +arrive aux conclusions suivantes: + +La partie du disque lunaire qui n'est pas actuellement éclairée du +Soleil ne nous envoie pas plus de chaleur que le fond du ciel. + +[Note 11: LANGLEY et VERY, _The temperature of the Moon. American +Journal of Science_, vol. XXXVIII, 3e série.] + +La partie du disque lunaire qui voit le Soleil est, sans exception, plus +chaude que le fond du ciel. L'appareil est assez sensible pour +manifester la 1500e partie de la radiation totale de la Lune. La chute +de température qui se produit sur la Lune pendant la durée d'une éclipse +totale n'est pas aussi forte que lord Rosse l'avait pensé. Elle est +cependant supérieure à celle qui se produit dans l'épaisseur de +l'atmosphère terrestre sous une latitude quelconque. + +Il y a dans le spectre lunaire deux maxima distincts observables, l'un +correspondant à la radiation réfléchie, l'autre à la radiation propre du +sol. + +La position du second maximum, représentant la chaleur rayonnante +invisible, permet une évaluation de la température du sol. Cette +évaluation est fort incertaine. On peut admettre cependant que la +température de la Lune ne s'élève pas au-dessus de 0° centigrade. Il n'y +aurait donc pas, en dehors de l'examen détaillé du sol, de raison +suffisante pour exclure l'idée que la Lune soit, en tout ou en partie, +couverte de glace. Faute d'une température assez élevée cette glace +n'aurait jamais occasion de fondre ou d'émettre des vapeurs sensibles. + +Cette conclusion a soulevé des objections nombreuses. On s'explique mal, +en l'absence de tout écran protecteur, ce qui frapperait ainsi les +rayons solaires d'impuissance. M. Very, collaborateur de Langley, a +repris les mesures avec des appareils plus perfectionnés[12]. La +transmission par le verre lui a permis de distinguer, dans la radiation +de la Lune, la radiation solaire réfléchie de celle qui émane réellement +du sol lunaire échauffé. En effet, une lame de verre qui laisse passer +0,77 de la radiation solaire transmet seulement 0,02 de la radiation +d'une source à basse température, telle qu'un cube noirci rempli d'eau +bouillante. Finalement M. Very a trouvé, comme il fallait s'y attendre, +que la surface solide de la Lune, moins réfléchissante que les nuages de +l'atmosphère terrestre, doit mieux profiter de la chaleur incidente. La +température moyenne de l'hémisphère éclairé doit être voisine de +97° C. +Le point qui voit le Soleil au zénith doit s'échauffer jusqu'à +184°, +c'est-à-dire plus que les déserts les plus brûlants de la Terre. Dans +ces conditions, l'existence souterraine est la seule à laquelle +pourraient s'adapter les formes vivantes terrestres. + +[Note 12: F.-W. VERY, _The probable range of the temperature of the +Moon. Astrophysical Journal_, vol. VIII, nov. et déc. 1898.] + + + + +CHAPITRE X. + +LA FIGURE DE LA LUNE ÉTUDIÉE PAR LES DOCUMENTS +PHOTOGRAPHIQUES. + + +LES TRAITS GÉNÉRAUX DU RELIEF. + +A quelque opinion que l'on se range, concernant la température actuelle +de la Lune, il est certain qu'elle s'est refroidie plus vite et +desséchée plus complètement que la Terre. On doit donc s'attendre à ce +que la contraction par refroidissement soit pour notre satellite un +facteur important du relief, le travail des eaux y étant relativement +peu considérable. Cette prévision est confirmée par l'inspection de la +surface dans les lunettes puissantes, inspection qui peut se faire +aujourd'hui bien plus à loisir et d'une manière presque aussi complète +sur les photographies. + +Nous y reconnaîtrons d'abord, à première vue, des différences de niveau +considérables. Prenons, par exemple, l'image de Théophile, l'un des +cirques les plus profonds de la Lune. La mesure des ombres y donne 5500m +pour l'écart d'altitude entre le bord et la plaine intérieure, 1500m +pour la hauteur du groupe central de montagnes. La pente intérieure est +raide, inclinée de 30° en moyenne. D'autres cirques présentent des +inclinaisons encore plus fortes, 40° ou 50°, ce qui montre qu'ils ne +peuvent être formés que de matériaux résistants. Il serait difficile, +sur la Terre, de trouver une telle différence de niveau répartie sur une +largeur aussi faible. La pente extérieure est au contraire modérée. Il +est malaisé d'y assigner la limite de l'ombre, et par suite d'en évaluer +la hauteur (_fig. 31_). + +Sur ce revers externe, nous voyons de nombreux sillons, un peu +divergents, tracés suivant la ligne de plus grande pente. Ils peuvent, à +première vue, s'interpréter comme des vallons creusés par les eaux. Mais +le fait qu'on les observe exclusivement sur le versant extérieur de +quelques grands cirques conduit à les regarder plutôt comme des traces +d'épanchements volcaniques. On ne trouve point, en effet, d'indice de +ravinement sur la pente intérieure des cirques, pas davantage sur les +pentes qui limitent les grands massifs montagneux et qui sembleraient +devoir offrir un champ si favorable à l'érosion. Les parties saillantes +n'y sont nulle part réduites à l'état de crêtes linéaires et ramifiées. +Partout des bassins sans écoulement, des plateaux à pentes indécises. +Point de fossés continus et progressivement élargis, comme les cluses et +combes du Jura, point de deltas au débouché des sillons dans la plaine. + +D'où cette conclusion importante: non seulement la Lune n'est pas +aujourd'hui arrosée par des précipitations copieuses (ce que montrait +déjà l'absence de tout effet de réfraction imputable à l'air ou à la +vapeur d'eau), mais il en a toujours été ainsi depuis que le relief de +notre satellite s'est constitué. Jamais les eaux n'ont eu à se frayer à +la surface des voies d'écoulement. + +Cela veut-il dire qu'il n'y ait jamais eu d'humidité sur la Lune? Cette +conséquence serait peu admissible du moment que, avec Laplace et ses +successeurs, nous faisons de la Lune un fragment détaché de la Terre. +Elle le sera moins encore quand nous aurons relevé sur la Lune des +traces manifestes d'éruptions volcaniques. Disons seulement que les +précipitations y ont été faibles comparées à ce qu'elles sont dans les +régions bien arrosées de la Terre. Elles ont rencontré un sol poreux et +absorbant qui ne leur a pas permis d'agir par ruissellement. Le +refroidissement ayant marché plus vite sur un globe moins gros, une +couche plus épaisse s'est trouvée capable d'absorber l'eau, que la +chaleur interne ne refoulait plus à la surface. + +Pourquoi parlons-nous de sol poreux et absorbant? L'hypothèse de Laplace +nous y invite encore. Car la Lune, empruntée aux couches superficielles +de la Terre, doit être composée surtout des matériaux légers de +l'écorce. Cette manière de voir est confirmée par la faible valeur de la +densité moyenne, qui ne s'élève qu'à 3,4 pendant qu'elle dépasse 5,5 +pour notre globe. Il est d'ailleurs extrêmement probable que la densité +superficielle est plus faible, de même que sur la Terre, et n'excède pas +2, densité des calcaires les plus fissurés et les plus légers. Enfin +l'éclat de la lumière réfléchie par la Lune permet d'assimiler sa +surface au marbre ou à la craie. Les roches granitiques, schisteuses, +basaltiques, et en général celles qui forment les terrains imperméables, +ont des teintes plus sombres. + + +_La répartition des mers._--Un des traits les plus généraux et les plus +visibles de notre satellite est constitué par de vastes taches de +couleur sombre, formant des compartiments déprimés. Nous leur garderons, +pour nous conformer à l'usage, le nom de mers qui leur a été donné par +les anciens sélénographes; mais il est certain que leur surface est +rugueuse et que la lumière s'y diffuse sans jamais s'y réfléchir comme +elle le ferait sur un liquide. Il est naturel de les rapprocher des +compartiments affaissés de la surface terrestre. Nous pouvons espérer +d'y trouver matière à des comparaisons utiles; car, si les mers lunaires +n'ont subi ni sédiments ni érosions, les fosses océaniques terrestres en +ont été préservées par l'épaisseur du manteau liquide qui les recouvre. + +Un premier rapprochement doit être fait en ce qui concerne la +distribution générale des aires déprimées. On sait que, sur la Terre, +ces aires se partagent en deux séries. Les unes, appelées fosses +méditerranéennes, s'enchaînent, sans se confondre, à peu près suivant un +grand cercle de la sphère. Deux autres groupes moins distincts, +constituant par leur agrégation l'un l'océan Pacifique, l'autre l'océan +Atlantique, s'étendent surtout dans le sens du méridien, à angle droit +avec l'alignement des fosses méditerranéennes. Cette disposition paraît +avoir persisté, dans ses traits essentiels, à travers les temps +géologiques. + +Prenons maintenant une épreuve photographique de la Lune au voisinage de +l'opposition et nous reconnaîtrons que ce résumé est applicable à notre +satellite de point en point, sans qu'il y ait autre chose que les noms à +changer. Les mers des Pluies, de la Sérénité, de la Tranquillité, de la +Fécondité, la mer Australe forment une série alignée suivant un grand +cercle. Mais, au lieu de se fermer comme les suivantes, la mer des +Pluies s'ouvre à l'Est dans un système de bassins qui s'étend +perpendiculairement au premier, comprenant au Nord le Golfe de la Rosée, +au Sud l'océan des Tempêtes et la mer des Nuages (_fig. 30_). + +Convient-il d'assimiler ce second système au Pacifique ou à +l'Atlantique? La seconde manière de voir semble mieux fondée. Ces +dépressions n'embrassent pas, toutes ensemble, le cinquième de la +circonférence du globe en longitude. Nous n'avons point ici de chaînes +côtières comme celles qui font à l'océan Pacifique une ceinture presque +continue. Au contraire, nous voyons dans le sens de la longueur une ride +médiane jalonnée par toute une série de grands foyers éruptifs, +Bouillaud, Euclide, Kepler, Aristarque. On sait que l'océan Atlantique +est aussi divisé suivant un méridien par une ride saillante d'où +émergent de distance en distance les sommités volcaniques de l'Islande, +des Açores, de l'Ascension, de Tristan da Cunha. Nous ne pouvons, +malheureusement, achever le tour de la planète pour voir si la série des +fosses méditerranéennes se prolonge de l'autre côté, s'il s'y rencontre +un digne pendant à l'océan Pacifique, si les dépressions s'y placent de +préférence aux antipodes des saillies comme le veut la symétrie +tétraédrique qui semble prévaloir sur la Terre. + + +_La structure des mers._--La conformité qui se manifeste sur les deux +planètes dans la répartition générale des régions déprimées a pour +pendant une analogie non moins remarquable dans leur structure. + +Les grands abîmes marins où la sonde descend à plus de 8km de profondeur +ne se groupent pas, comme on l'a cru longtemps, dans les parties +centrales des océans, loin de toute terre émergée. Ils ont plutôt la +forme de vallées allongées parallèlement aux rivages, à des distances +relativement faibles de ceux-ci. C'est ce qui a lieu dans l'océan +Atlantique pour les fosses des Antilles et des Bermudes, dans le +Pacifique pour les fosses des Kouriles, des îles Tonga, au large des +côtes chiliennes et péruviennes (_Pl. I_). + +Cette loi n'a été mise en évidence que par des travaux récents, à la +suite de sondages multipliés, de longues et coûteuses expéditions +maritimes. Sur la Lune, nous pouvons la vérifier à beaucoup moins de +frais. Une bonne lunette et un peu de patience y suffisent. + +Il nous sera d'abord très aisé de reconnaître que, sur le fond des mers, +le relief a une allure générale plus douce que dans les parties +saillantes. Les crêtes à versants concaves y sont rares; à part quelques +blocs isolés qui forment de véritables îles, les ondulations du sol ne +projettent d'ombre qu'au lever ou au coucher du Soleil. Les pentes sont +modérées et se prolongent dans le même sens sur de vastes étendues. En +thèse générale, cela est vrai de la Terre comme de son satellite. + +Il s'en faut de beaucoup, cependant, que les mers lunaires soient planes +ou exactement modelées sur la sphéricité du globe. Ce ne sont point des +surfaces géométriques. Essayons donc d'aller plus loin et de reconnaître +où se trouvent les points les plus creux. Si nous examinons sous un +éclairement favorable la mer de la Sérénité, par exemple, nous serons +frappés de ce fait qu'elle possède, au pied de son enceinte montagneuse, +toute une bordure de taches sombres. Pour qui est familier avec l'étude +de la surface de la Lune, il est dès lors probable que ces taches +correspondent aux parties les plus creuses. Il y a, en effet, sur notre +satellite, corrélation habituelle entre la teinte et l'altitude, en ce +sens que les plaines basses y sont presque toujours plus sombres que les +points saillants. Comme la règle n'est pas sans exception, une +vérification pourra sembler désirable. Il suffira, pour la faire, de +noter la position des taches sombres et d'attendre que le Soleil se +couche pour elles. On les voit alors envahies par l'ombre avant les +taches claires qui les avoisinent, d'où il résulte que les premières +sont effectivement déprimées. + +La même expérience, répétée sur d'autres mers, fortifie cette +conclusion, qui est à peu près générale; le fond des mers lunaires est +convexe, dans son ensemble, au delà de ce qu'exige la courbure moyenne +du globe, et les fosses océaniques y sont, comme sur la Terre, rejetées +près des rivages. + + +_La formation des mers._--Un troisième point de ressemblance est à +signaler entre les mers terrestres et celles de notre satellite. C'est +dans la série équatoriale, dans celle qui répond aux fosses +méditerranéennes, que se rencontrent les bassins les mieux délimités par +des bourrelets montagneux, ceux dont le bon état de conservation accuse +une jeunesse relative. Sur la Lune leur forme circulaire ressort souvent +avec une admirable clarté. Les cassures qui les bordent se montrent à +nu, parfois sur plusieurs milliers de mètres de hauteur. Il est évident +que chacune de ces dénivellations de l'écorce, par cela même qu'elle +affecte un dessin géométrique, a dû s'effectuer dans un temps assez +court et se rattache à une époque géologique déterminée. Si le phénomène +est plus net sur la Lune, cela tient à ce que nous pouvons en observer +l'effet intégral et non modifié. Nous retrouverions des formes analogues +sur la Terre, s'il nous était possible de débarrasser les fosses +sous-marines de leur bordure de sédiments et de restituer aux bourrelets +montagneux tout ce que l'érosion leur a enlevé. + +Voulons-nous prendre en quelque sorte sur le fait le mécanisme de la +formation d'une mer? Il faudra nous adresser de préférence à celles qui +ont gardé l'intégrité de leur contour circulaire. Il y en a trois, les +mers des Crises, du Nectar, des Humeurs, qui possèdent ce caractère à un +haut degré, et ce sont justement celles qui mettent en défaut la règle +signalée tout à l'heure. Une bande marginale n'y a pas suivi +l'affaissement du centre, mais est restée adhérente à la bordure +montagneuse. Les rides de celle-ci n'accusent point de préférence pour +l'alignement parallèle au rivage, par conséquent point de structure +plissée. La partie centrale ou aplanie de la mer offre une série de +veines ou de bourrelets saillants. La région extérieure ou montagneuse +est coupée de crevasses ouvertes, larges de 2km à 3km, se prolongeant +sur une énorme longueur à travers les obstacles les plus variés (_fig. +32, 33, 34_). + +Les veines comme les crevasses suivent trop évidemment un tracé +concentrique au rivage de la mer pour ne pas être rattachées au +mouvement du sol qui a déterminé l'effondrement du centre. Mais nous ne +trouvons pas ici, comme sur le contour des affaissements terrestres, des +plis refoulés, accumulés contre des massifs résistants. Bien loin de là, +l'écorce lunaire s'est déchirée en larges crevasses qui demeurent encore +béantes à l'heure actuelle. Sa tendance, lors des derniers mouvements +dont nous pouvons constater les traces, n'était donc pas de se plisser +comme un vêtement trop large, mais au contraire de s'étirer, de se +disjoindre comme une enveloppe trop étroite. + +Pourquoi maintenant des crevasses ouvertes à l'extérieur de la mer, des +veines saillantes à l'intérieur? Ces deux aspects inverses ne sont pas +contradictoires. Ils représentent seulement deux étapes différentes dans +la marche d'un même phénomène. Les veines, comme les crevasses, marquent +des ruptures successives dues à l'effondrement du centre de la mer. Les +cassures les plus rapprochées du centre ont servi au dégorgement des +laves, qui se sont ensuite épanchées sur la plaine. Quand cet +épanchement a pris fin, les laves, arrivant à la surface déjà +refroidies, se sont solidifiées sur place. Non contentes d'obstruer la +fissure, elles l'ont transformée par leurs apports successifs en un +bourrelet saillant, à pentes doucement inclinées. + +Les fissures de la bande extérieure, situées à un niveau plus élevé, +n'ont point servi à l'épanchement des laves, qui trouvaient dans les +étages inférieurs une issue suffisante. Elles sont, par suite, demeurées +ouvertes; elles ont même dû aller en s'élargissant toujours, à la +manière des crevasses des glaciers, tant que la période d'affaissement +de leur lèvre inférieure s'est prolongée. + +Bien entendu, les parties aplanies de la surface sont également sujettes +à se fissurer. Mais, tant que l'écorce n'y a pas acquis une grande +épaisseur, les crevasses ne peuvent s'y ouvrir largement sans donner +issue aux épanchements volcaniques. Dès lors elles s'obstruent, +s'effacent et se transforment en bourrelets. Nous voyons fréquemment ces +deux sortes d'accidents juxtaposés à petite distance; parfois même une +crevasse ouverte se prolonge par une veine saillante. + +On comprend donc que les fissures de plaine soient, en général, plus +étroites que celles des régions de montagne, par suite moins faciles à +observer. Mais leur position, leur tracé sont également significatifs au +sujet de leur origine. Ainsi dans la partie est de la mer de la +Tranquillité (_fig. 35_) nous remarquons, à côté de veines +remarquablement longues et ramifiées, les crevasses typiques de +Sosigène, de Denys, de Sabine, toutes tracées parallèlement au rivage. +Dans le cas de Sabine, la crevasse est double, ce qui montre que la +tendance a persisté après avoir obtenu une première, mais insuffisante +satisfaction. Cette formation de crevasses successives et parallèles +s'observe, pour ainsi dire, à chaque pas sur les glaciers alpins. De +même ici nous voyons la mer exercer sur la terre ferme une sorte +d'attraction assez puissante pour disjoindre celle-ci et en détacher des +bandes marginales. + + +_Des massifs montagneux de la Lune._--Ces notions acquises sur les mers +nous rendront plus explicables les blocs saillants qui les encadrent. +Leurs caractères sont surtout négatifs. Ils manquent d'individualité +propre. Ce ne sont guère que des portions de plateau laissées en relief +par l'affaissement des régions voisines. D'habitude les aires +d'effondrement sont circulaires; aussi la forme générale du groupe +montagneux sera, plus ou moins, celle d'un triangle à côtés concaves, de +la portion de plan comprise entre trois cercles qui se coupent. + +Cet énoncé s'applique bien aux monts Taurus, limitrophes de la mer de la +Sérénité. Nous n'y voyons ni lignes de partage, ni vallées d'écoulement. +La fine crevasse qui se fraye un chemin à travers le centre du massif et +se prolonge sur la plaine témoigne par sa seule présence que le modelé +du relief par les eaux a été nul ou insignifiant. Les plus fortes +élévations du sol ne sont point rassemblées au centre, mais rejetées +près de la limite ouest. + +Cette particularité n'est pas moins visible sur le groupe des Apennins. +Le côté nord, incliné vers la mer de la Sérénité, est beaucoup plus +étroit, beaucoup plus rapide que la pente inclinée au Sud vers la mer +des Vapeurs. Nous reconnaissons ici la loi de dissymétrie des versants, +bien connue de tous ceux qui ont étudié les montagnes terrestres. Il +semble que toute cette portion de l'écorce ait éprouvé un mouvement de +bascule exposant au dehors d'un côté une cassure abrupte, de l'autre une +face dorsale d'inclinaison modérée. Mais toujours point de plis refoulés +contre les parties saillantes. Nous voyons, au contraire, la croûte +lunaire manifester en toute occasion sa tendance à s'étirer et à se +disjoindre (_fig. 36_). + +On la retrouve encore, bien éloquemment attestée, dans la grande vallée +rectiligne que l'épée surhumaine de quelque paladin semble avoir +entaillée d'un seul coup à travers le massif des Alpes. Bien entendu, +cette explication ne saurait suffire, car il s'agit ici d'une cassure de +70km de long sur 10km à 12km de large. Pour expliquer comment les deux +parties en contact ont pu se disjoindre à ce point, la théorie de la +contraction par refroidissement n'est pas suffisante. Il faut admettre +que l'un au moins des deux fragments a pu flotter à la dérive sur le +liquide qui le portait. Pour les Alpes comme pour les Apennins, les plus +hauts sommets sont en bordure, et leurs ombres s'allongent sans obstacle +sur la plaine qui s'étend à leurs pieds (_fig. 37_). + +Le massif voisin du Caucase forme barrière entre les mers des Pluies et +de la Sérénité. Ces deux bassins se rapprochent au point de donner à la +masse interposée l'aspect d'une chaîne de montagnes terrestre. A y +regarder de près, il n'y a point division dans la longueur par une ligne +de faîte, mais, au contraire, division transversale en plusieurs blocs +rectangulaires. Les cases de ce damier gigantesque ne sont plus en +correspondance exacte. Elles ont joué les unes par rapport aux autres, +et subi dans le sens tangentiel des mouvements de transport ou de +charriage qui peuvent atteindre 30km d'amplitude. + + +_Relations entre l'histoire de la Lune et celle de la Terre._--On +remarquera que l'étude du relief lunaire apporte, dans trois au moins +des grandes questions qui divisent les géographes et les géologues, un +témoignage précis, qui n'est peut-être pas sans réplique, mais que l'on +n'a pas le droit d'ignorer ou de négliger. + +En premier lieu, la Terre a-t-elle une écorce solide, une lithosphère? +Nous avons vu que des théoriciens d'une grande autorité se prononcent +pour la négative. Ils ne veulent pas admettre qu'une croûte relativement +mince, enveloppant un noyau liquide, résiste aux marées qu'elle aurait à +subir, au poids des montagnes dont sa surface est hérissée. Pour Lord +Kelvin, pour M. Darwin, la solidification d'une planète doit commencer +par le centre, progresser vers la surface, et ne porter en dernier lieu +que sur une couche mince. + +Les géologues se montrent, en général, peu disposés à marcher dans cette +voie; il nous semble que leur répugnance pourrait être fondée avec plus +de force encore sur l'examen de la surface de la Lune. Non seulement, en +effet, les épanchements venus de l'intérieur y ont nivelé le fond des +mers et des cirques, mais, ce qui est plus significatif encore, des +fragments solidifiés, épais de plusieurs milliers de mètres, ont pu y +flotter à la dérive. + +On continuera donc, malgré les beaux travaux mathématiques auxquels nous +avons fait allusion, à parler de l'écorce solide des planètes. On le +peut en conscience, parce que, pour simplifier le problème et le rendre +accessible au calcul, on est obligé d'introduire dès le début des +hypothèses hasardeuses, notamment celle d'une certaine homogénéité. +Devant cette nécessité, les faits d'observation gardent une valeur +prépondérante. Que l'on prenne garde, en contestant à l'intérieur des +planètes le droit d'être fluide, à leur croûte celui de se supporter +elle-même, de ressembler aux médecins du XVIIe siècle, qui refusaient au +sang la faculté de circuler dans les artères. + +Un second litige, dans lequel les astronomes auraient leur mot à dire, a +pour sujet la formation des montagnes. Ainsi que nous l'avons vu au +Chapitre V, la théorie de la contraction par refroidissement, après +avoir traversé une période de brillante faveur, se heurte à des +objections. On trouve le refroidissement séculaire trop lent, trop peu +sensible pour donner lieu à des déformations aussi grandes. Il faut +admettre, dit-on, que le poids des sédiments déposés sur les rivages les +contraint à s'affaisser, relève par un mouvement de bascule une bande de +terrain parallèle, et tend ainsi à exagérer les différences de niveau +primitives. + +L'examen de la Lune doit nous faire envisager ce complément +d'explication avec beaucoup de défiance. Sur notre satellite les +érosions, les sédiments, ne se révèlent que par des traces +insignifiantes et douteuses. Et cependant les différences de niveau y +sont énormes et brusques. Nous y voyons, aussi clairement que sur la +Terre, les sommets les plus élevés accumulés au bord des massifs, les +fosses océaniques rejetées près des côtes. Si donc la théorie de la +contraction était jugée insuffisante pour rendre compte de l'apparition +des montagnes, ce n'est pas au poids des sédiments qu'il faudrait faire +appel pour y suppléer. L'expédient, fût-il jugé efficace pour la Terre, +ne le serait pas pour la Lune. La réaction du fluide intérieur, comprimé +par les affaissements, semble, au contraire, fournir les éléments d'une +explication admissible dans tous les cas. + +Enfin, les caractères si nets par lesquels les montagnes lunaires se +différencient des montagnes terrestres doivent nous suggérer une +dernière réflexion. + +Pour les naturalistes du commencement du XIXe siècle, les chaînes +montagneuses avaient comme origine des compartiments soulevés. Pour +leurs successeurs immédiats, ce sont des massifs demeurés en retard sur +l'affaissement des régions voisines. Pour nos contemporains, ce sont +uniquement des fragments plissés par compression latérale. + +Ce dernier point de vue pourrait bien être trop exclusif. La tendance au +plissement, si générale qu'elle soit sur la Terre, ne se manifeste +assurément pas sur la Lune. Elle n'est donc pas une condition nécessaire +pour la genèse des montagnes. Ne serait-elle pas particulière à +certaines périodes de l'histoire géologique? + +Nous sommes conduits à le penser par un travail souvent cité de M. +Davison[13]. En étudiant de plus près la loi formulée par Élie de +Beaumont, il a été amené à faire la remarque suivante: l'émission de la +chaleur dans l'espace ne se fait plus aux dépens de la surface, dont le +refroidissement est achevé. Mais elle ne se fait pas davantage aux +dépens des couches très profondes, dont la température demeure +sensiblement invariable. Le taux extrême du refroidissement est atteint +à une profondeur que l'on peut estimer, pour la Terre, à 100km. Il en +résulte que les plissements n'ont aucune raison de se produire au delà +de 8km de profondeur. Plus bas, les couches, se contractant plus que +celles qui les supportent, se trouvent étirées. + +[Note 13: C. DAVISON, _On the distribution of strain in the Earth's +crust_ (_Philosophical Transactions_, 1887).] + +Ce chiffre de 8km est relatif aux conditions que la Terre traverse +aujourd'hui. Il tend à augmenter si le refroidissement poursuit sa +marche régulière. Mais qu'une cause réfrigérante extérieure vienne à se +faire sentir, ce sera la couche superficielle qui supportera la +déperdition la plus grande. Les plissements seront supprimés, et la +tendance à l'étirement deviendra générale. + +C'est précisément ce qui semble s'être produit pour la Lune. On ne peut +guère douter qu'elle n'ait possédé une atmosphère d'une densité notable. +A une époque peut-être récente cette atmosphère s'est évanouie, +dispersée dans l'espace ou absorbée par des combinaisons solides. Privée +de son manteau protecteur, la surface a subi un refroidissement intense, +et la possibilité même des plissements a disparu jusqu'à ce qu'un nouvel +état d'équilibre fût atteint. + +La Terre a très bien pu traverser une période analogue: non pas qu'elle +ait jamais été dénuée d'atmosphère, mais il est cependant avéré que les +climats ont subi à sa surface des variations importantes, peut-être en +concordance avec l'activité propre du Soleil. + +Pour nos latitudes, il y a eu refroidissement entre la période houillère +et la période glaciaire, réchauffement à la suite de la dernière période +glaciaire. A chacune de ces variations de température répondaient, dans +la croûte superficielle, des efforts de sens contraire, capables avec le +temps de faire surgir des chaînes de montagnes. + + + + +CHAPITRE XI. + +LES CIRQUES LUNAIRES ET LES PRINCIPALES THÉORIES +SÉLÉNOLOGIQUES. + + +_Cirques lunaires et volcans terrestres._--Les traits principaux du +relief de la Lune, bassins déprimés et massifs saillants, nous sont +apparus comme l'oeuvre de forces qui ont été actives sur la Terre et qui +ont produit autour de nous des effets sinon semblables, au moins du même +ordre. + +D'autre part, les mers, comme les plateaux, sont semées d'accidents +caractéristiques, à tel point que nous sommes embarrassés pour leur +trouver des analogues dans nos expériences terrestres. Ils reproduisent +d'abord, en l'exagérant, un caractère que plusieurs mers lunaires nous +avaient présenté déjà, c'est-à-dire un périmètre circulaire régulier. +Ils offrent de plus une profondeur, une régularité, une homogénéité de +structure extrêmement frappante. Sans que l'on puisse dire qu'ils +constituent un élément invariable et primordial de l'écorce lunaire, ils +sont extrêmement répandus et, jusqu'à ces derniers temps, ils ont +accaparé d'une façon presque exclusive l'attention des observateurs. +Beaucoup les ont désignés sous le nom de _cratères_ ou de _volcans_. +Nous emploierons de préférence l'appellation de _cirque_, moins sujette +à évoquer des analogies trompeuses et, par suite, à induire en erreur. + +Il s'en faut en effet que, entre cirques lunaires et volcans terrestres, +la ressemblance soit telle que nous soyons en droit de conclure, sans +autre examen, à l'identité des causes. Les différences sont profondes et +méritent une grande attention. + +Si nous prenons, par exemple, un cirque lunaire de premier rang et bien +conservé, tel que Langrenus, Copernic ou Arzachel (_fig. 38_,)il est +certain que la régularité du bourrelet, sa hauteur uniforme suggèrent +des comparaisons avec les cratères de volcans. Mais la ressemblance +n'existe qu'en plan. Le cirque lunaire est bien plus grand que le +cratère terrestre. Il y a, dans les exemples que nous avons cités, 80km +ou plus d'un bord à l'autre. Aucun cratère terrestre en activité ne +mesure 2km de large, et, si l'on rencontre des bassins volcaniques plus +vastes (la Caldiera de Palma, les cirques de la Réunion, le Kilauea des +îles Sandwich), ce sont des emplacements de croûtes effondrées, et non +des orifices de cheminées. + +Le cirque lunaire est également beaucoup plus profond (de 3000m à +6000m). Le volume de la cavité est fort supérieur à celui du bourrelet +entier, au lieu que le cratère terrestre n'entame qu'une faible portion +de la montagne qui le porte. Le fond du cirque est ordinairement plat et +s'abaisse bien au-dessous du plateau environnant. Il n'est pas rare de +voir s'élever au centre une montagne ou un groupe de montagnes +absolument isolés. Quelquefois il n'y a pas de bourrelet du tout, ou du +moins pas de pente extérieure, comme dans Ptolémée. Le rebord, coupé de +vallées nombreuses, n'a aucun caractère d'unité. D'une façon générale, +le volcan terrestre est en relief, le cirque lunaire est en creux (_fig. +43_). + +A cette différence radicale dans l'aspect externe se joignent, pour nous +conseiller la réserve, la très grande difficulté de distinguer entre les +matériaux superposés, l'impossibilité de prélever des échantillons et de +pratiquer des coupes. Mieux vaut donc oublier momentanément ce que nous +pouvons savoir des volcans, demander à l'observation directe ou +photographique de la Lune, sans idée préconçue, tout ce qu'elle peut +donner. Nous comparerons les cirques entre eux, en nous attachant de +préférence aux plus grands et aux mieux visibles; nous tâcherons de nous +insinuer dans leur intimité. Sur un nombre aussi grand d'individus (les +Cartes en ont enregistré 30000 et elles ne sont pas complètes), des +familles naturelles finiront bien par se dessiner. Nous devrons +rechercher les relations de ces divers groupes, établir leur ordre de +succession. L'application des lois élémentaires que nous ne pouvons +supposer en défaut éliminera plusieurs des hypothèses qui auraient pu +être imaginées tout d'abord. Si, après ce passage au crible, l'analogie +avec les volcans terrestres demeure indiquée ou seulement possible, nous +y aurons recours, sans vouloir pousser nos déductions trop loin, car les +géologues eux-mêmes ne sont pas tous d'accord sur l'origine de ces +manifestations redoutables. + +Pour exécuter ce programme à la lettre, nous aurions d'abord à exécuter +une reconnaissance générale de toute la surface visible de la Lune, en +nous attachant à la statistique et à la description des cirques. Mais +cette analyse nous conduirait à excéder de beaucoup les bornes imposées +à ce petit Livre. Nous allons essayer d'en condenser les résultats, +renvoyant pour le détail aux Mémoires qui accompagnent les différents +fascicules de l'Atlas publié par l'Observatoire de Paris. + + +_Distribution des cirques._--Aucune aire un peu étendue, sur la Lune, +n'est tout à fait exempte de cirques. Ils sont en général plus nombreux, +cela est évident à première vue, sur les continents que sur les mers. La +région la plus pauvre comprend les massifs montagneux des Alpes, du +Caucase, des Apennins et quelques golfes très unis qui agrandissent le +périmètre des mers. La région la plus riche est la calotte australe, où +il y a superposition, mais non enchevêtrement d'enceintes successives +apparues sur le même emplacement. Quand un cirque est incomplet, ce +n'est point par avortement, mais par destruction totale de la partie +manquante. Chaque conflit de deux formations permet donc d'assigner +entre elles un ordre chronologique, et l'on constate que les cirques les +derniers venus sont presque sans exception les plus petits et les plus +profonds. On est donc doublement fondé à les considérer comme formés aux +dépens d'une croûte progressivement épaissie (_fig. 47_). + +Sur une Carte d'ensemble, nous pouvons voir que les cirques tombent +moins souvent dans le périmètre des mers et plus souvent sur leur limite +que ne le comporterait une distribution fortuite. Ils affectionnent les +grandes cassures qui servent de limites aux fosses méditerranéennes. En +pareil cas, leur centre ne se place pas exactement sur la ligne de +rupture, mais un peu à l'intérieur du côté concave, et la même loi régit +les petits cirques parasites placés sur le rebord des grands. Dans les +régions des hauts plateaux, où l'écorce est parcourue par des sillons +rectilignes, ces sillons commandent souvent l'alignement des cirques en +limitant l'expansion de tous ceux qu'ils rencontrent, et dessinent des +tangentes communes, soit intérieures, soit extérieures, au contour de +plusieurs cirques (_fig. 45_). Il n'est pas rare non plus de voir des +grands cirques former des chaînes alignées sur le méridien. Il suffira +de citer les associations Langrenus, Vendelinus, Petavius; Théophile, +Cyrille, Catherine; Ptolémée, Alphonse, Arzachel; Thebit, Purbach, +Regiomontanus, Walter. Même en l'absence de sillons rectilignes, on voit +des séries de petits orifices soit sur les hauts plateaux, soit sur le +fond des mers, former des chapelets, des alignements serrés et +manifestes. + + +_Caractères distinctifs des cirques._--Un certain nombre se classent à +part par un relief vigoureux, des arêtes vives, un air général de +jeunesse et d'intégrité. Ces caractères sont surtout communs chez les +petits individus, mais il y en a aussi de fort grands dans le même cas. +Tel est par exemple Théophile, le bassin le plus profond de la partie +centrale de la Lune. Le bourrelet, d'une régularité surprenante, semble +construit au tour. D'un bord à l'autre, on mesure exactement 100km. La +pente est douce vers le dehors et la dénivellation totale ne s'évalue +pas facilement; mais à l'intérieur on peut mesurer la largeur de +l'ombre, et l'on s'assure qu'il y a 5500m de différence d'altitude entre +le rempart et la plaine. Aucune montagne terrestre ne s'abaisse de si +haut dans le même espace, et l'on peut présumer qu'un spectateur placé +sur le massif central aurait sous les yeux un tableau des plus +imposants. Ce massif est considérable, dominé par plusieurs pics. Ici +encore, l'ombre se prête à la mesure et accuse une altitude de 2000m. Il +s'en faut bien, par conséquent, que le massif central atteigne au niveau +du rempart (_fig. 31_). + +Aristarque, Eudoxe, Aristote, Langrenus, Tycho sont d'autres +représentants du type saillant et vigoureux. Tous possèdent des +montagnes centrales à plusieurs sommets distincts. Le rempart présente +quelques points anguleux et s'abaisse par gradins vers l'intérieur. Il +semble souvent que l'on ait essayé de plusieurs ébauches polygonales +avant de s'arrêter à une forme circulaire qui se superpose aux premières +sans les effacer en totalité. Un autre trait digne d'être retenu est la +présence de digues rectilignes qui limitent en divers sens l'expansion +du cirque et l'encadrent dans un hexagone ou dans un quadrilatère (_fig. +47, 48_). + +D'autres grandes enceintes présentent, avec une dépression plus faible, +un intérieur encore plus uni. Tel est Platon, où il faut une lunette +puissante et beaucoup d'attention pour apercevoir quelques accidents. Il +est le _Lac noir_ des premiers sélénographes, et, en effet, il offre +cette particularité de trancher par sa teinte sombre sur les plaines +voisines, et cela d'autant plus que le Soleil y approche plus du +méridien. Un observateur placé au milieu de Platon pourrait s'y croire +perdu dans une plaine illimitée. C'est tout au plus, en effet, si la +courbure du globe lunaire lui laisserait apercevoir les points les plus +élevés de l'enceinte (_fig. 40_). + +Au type de Platon se rattachent Archimède, Posidonius, Taruntius, +Guttemberg, Pitatus, Gassendi, tous situés dans le voisinage immédiat de +mers, dont les séparent seulement des digues minces ou dégradées (_fig. +50, 51_). + +Les spécimens que nous venons d'énumérer sont des formations de grande +étendue, mesurant 50km à 150km de large. Il y en a beaucoup de moindres, +jusqu'aux plus petits diamètres perceptibles, mais il y en a aussi de +plus grands. D'habitude on ne leur donne pas la qualification de +_cirques_; on leur réserve le nom de _mers_ ou de _golfes_. Au fond, +cette démarcation n'a pas une grande importance, et son caractère est +plutôt conventionnel. Ainsi la mer des Crises, encadrée comme Ptolémée +dans un hexagone, est aussi bien délimitée et n'est pas plus exactement +aplanie que lui. Elle s'étend à 2000m ou 3000m en contre-bas des +montagnes qui l'entourent (_fig. 32_). + +La mer du Nectar, bien circulaire encore avec ses 200km de rayon, est +loin d'être aussi profondément encaissée que Théophile, qui se rencontre +tout auprès. Mais portons notre attention sur la région environnante, et +nous verrons que la mer du Nectar est seulement la partie centrale d'un +affaissement bien plus étendu, qui s'est propagé par zones +concentriques, et dont la cassure des monts Altaï dessine la limite. +Ainsi la tendance de notre satellite à détacher par des crevasses +circulaires des fragments de son écorce, qui descendent ensuite +au-dessous du niveau environnant, peut s'exercer sur de très grandes +étendues à la fois, et toute explication mécanique des cirques doit être +tenue pour insuffisante et suspecte, si elle n'est pas capable de +s'adapter à ces cas extrêmes (_fig. 33_). + +Ce qui donne aux cirques leur individualité, leur physionomie propre, ce +n'est pas l'espace plus ou moins grand qu'ils occupent, c'est avant tout +le caractère saillant du rempart, son dessin circulaire ou polygonal, la +profondeur du bassin, la présence d'une montagne centrale. Peut-on à ces +caractères faire correspondre un ordre de succession ou une localisation +déterminée? Le problème est compliqué, mais point insoluble. Ainsi, dans +certaines régions, l'aspect vigoureux et net est de règle; ailleurs, ce +sont le délabrement et la vétusté qui dominent. Au voisinage du pôle +Sud, nous ne voyons guère que des trous profonds et réguliers, découpés +dans un plateau d'altitude uniforme. Il se rencontre ici des altitudes +de 6000m et 7000m, dépassant même celle de Théophile. Dans la région +arctique, au contraire, ces formes vigoureuses sont exceptionnelles. Ce +sont les fonds des cirques qui paraissent constituer la partie moyenne +de la planète. Au lieu de plateaux interposés, nous n'avons plus que de +minces digues de séparation, plutôt rectilignes que circulaires, et dans +un mauvais état de conservation (_fig. 46_). + +Après ces généralités, il convient de signaler quelques formes que l'on +a plus rarement occasion d'observer, mais que l'on relèverait sans doute +en plus grand nombre si l'on avait la faculté d'y regarder de plus près. +Ainsi quelques enceintes se montrent partagées en deux moitiés par un +sillon rectiligne, soit en relief, soit en creux. Le premier cas est +réalisé par Alphonse (_fig. 43_), le second par Petavius. On y soupçonne +une deuxième fissure, dirigée en apparence suivant le diamètre conjugué +de l'ellipse, en réalité orientée perpendiculairement à la première. +Petavius est encore digne de remarque par l'importance du massif +central, la structure du rempart en étages et son inscription dans un +quadrilatère (_fig. 41_). Ces encadrements rectilignes, dont on relève +avec un peu d'attention beaucoup d'exemples, sont le plus souvent +tangents aux limites des cirques. Mais quelquefois aussi ils se tiennent +à distance. Tycho, par exemple, occupe le milieu d'un parallélogramme +dont tout l'intérieur a subi un affaissement visible; mais le cirque, +d'aspect vigoureux et moderne comme Théophile, est resté confiné dans la +partie centrale, et maintenu entre deux digues parallèles et plus +rapprochées. L'écorce lunaire a possédé, au moins dans certaines +parties, une sorte de charpente osseuse comparable à la carcasse +métallique d'une serre. Les cases de ce damier gigantesque ont joué les +unes par rapport aux autres, avec une tendance générale à +l'affaissement. Le milieu de chaque case a présenté des conditions +particulièrement favorables pour la formation d'un cirque, et les crêtes +de séparation ont souvent arrêté l'expansion du bassin. On s'explique +par là le grand nombre des sillons tracés suivant des tangentes communes +à des enceintes voisines (_fig. 47_). + +Ainsi ce ne sont pas des causes extérieures et accidentelles, ce sont +les inégalités de résistance de l'écorce qui ont déterminé à l'avance +les emplacements des grands cirques. + + +_Auréoles et traînées._--Un autre phénomène bien remarquable, mais +limité à un nombre relativement petit de cirques lunaires, est celui des +auréoles blanches. Elles apparaissent mieux lorsque le Soleil, un peu +élevé, a dissipé les ombres et rendu possible une juste appréciation des +teintes. Continue dans le voisinage du cirque, l'auréole ne tarde pas à +se diviser en traînées qui s'étendent à plusieurs centaines de +kilomètres dans toutes les directions, avec quelques lacunes ou +irrégularités. + +Les traînées sont un accident superficiel. Elles n'altèrent pas le +relief des régions qu'elles traversent; elles franchissent, sans être le +moins du monde déviées, les montagnes placées sur leur trajet, et ne +manifestent aucune tendance à s'écouler par les vallées qu'elles +croisent. Quand elles s'arrêtent ou s'interrompent, c'est le plus +souvent à la rencontre de bassins déprimés, dont la teinte sombre a +résisté avec succès à l'extension des auréoles. + +Certains foyers ne rayonnent pas dans toutes les directions: ainsi +Proclus laisse ouvert entre deux traînées voisines un secteur sombre de +120° (_fig. 32_). D'autres n'émettent qu'un petit nombre de traînées +isolées: tel Messier, qui envoie vers l'Est un double panache, tellement +semblable à une queue de comète qu'un astronome du dernier siècle +voulait absolument y voir une représentation intentionnelle offerte à +notre curiosité par d'ingénieux habitants de la Lune (_fig. 28, 29_). + +Un de ces systèmes de traînées mérite une attention particulière. C'est +Tycho, déjà signalé tout à l'heure, qui en est le centre. Son +rayonnement embrasse bien une moitié de la partie visible de la Lune. Il +est si étendu qu'aucune photographie ne peut bien en montrer tout +l'ensemble. Mais les images partielles mettent en évidence une +particularité remarquable: l'auréole ne s'étend pas aux pentes +extérieures du cirque. Elle y est remplacée par une couronne sombre. Ce +cas n'est pas isolé; il y en a d'autres exemples, mais celui de Tycho +est le plus apparent (_fig. 42_). + +Il est inadmissible que la cause qui produit les traînées, quelle +qu'elle soit, n'entre pas en jeu au voisinage immédiat du centre +d'action. Si donc l'auréole ne commence pas au bord même de l'orifice, +ce n'est pas que la matière constitutive des traînées blanches y ait +manqué, c'est qu'elle a été recouverte par un dépôt plus récent, de +couleur sombre, mais moins susceptible de s'étendre à de grandes +distances. + + +_Aperçu des principales théories sélénologiques._--Les dissemblances +très accentuées qui existent entre les cratères des volcans terrestres +et les cirques lunaires ont provoqué des tentatives intéressantes, mais +à notre avis infructueuses, pour expliquer l'origine des cirques sans +faire appel aux phénomènes volcaniques. + + +_Théorie des tourbillons._--Ainsi, dans une Communication présentée à +l'Académie des Sciences en 1846, un officier français, le capitaine +Rozet, signale d'autres exemples de forme circulaire présentés par la +nature. Ce sont les tourbillons fluviaux et marins, les cyclones +atmosphériques. Dans ce dernier cas aucune limite de grandeur n'est plus +imposée. De plus, les tourbillons peuvent naître partout où se trouvent +en présence des courants de vitesse différente. Ils ont la propriété de +rejeter à leur circonférence les matériaux qu'ils transportent. Voici +donc trouvés les artisans des mers et des grandes enceintes. Chacune +d'elles marque l'emplacement d'un tourbillon provoqué par les marées et +les variations de température sur la Lune encore liquide. A mesure que +la solidification progressait, les tourbillons accumulaient sur leurs +bords les scories dont ils étaient chargés. Ainsi se sont, avec le +temps, édifiés les remparts. + + +_Théorie des marées._--Faye est pour le volcanisme un adversaire non +moins déterminé et redoutable. Point de volcans, nous dit-il, sans +d'abondantes émissions de vapeur d'eau et de gaz; or la Lune n'a ni eau +ni gaz, donc les cirques lunaires ne sont point des volcans. A leur +place Faye met en jeu la force des marées provoquées par l'attraction de +la Terre sur le noyau encore fluide de la Lune. Ce flot périodique a +dépensé aujourd'hui toute son énergie à établir l'égalité entre les +durées de rotation et de révolution de notre satellite, mais auparavant +il a pu se montrer capable d'actions mécaniques importantes. Le fluide +intérieur, réduit à se faire jour par d'étroits orifices, les a +lentement usés et arrondis, de manière à donner à chacun d'eux les +dimensions actuelles des cirques. Ce même fluide a exhaussé les bords de +l'entonnoir en venant périodiquement s'y figer. Un retrait général a +précédé la solidification. Du fond plat ainsi constitué, une dernière +éruption a fait jaillir la montagne centrale. On peut citer comme +confirmant en partie les idées de Faye les expériences plus récentes de +MM. H. Ebert et W.-H. Pickering. L'un et l'autre sont arrivés à produire +artificiellement des enceintes circulaires à bourrelet saillant par des +alternatives d'aspiration et de refoulement sur une masse fluide +encroûtée. + + +_Théorie de l'ébullition._--D'autres expérimentateurs, notamment M. +Stanislas Meunier, se sont livrés, dans un but scientifique, à +l'opération culinaire connue sous le nom de _friture_. On prend une +matière pâteuse, plâtre, mortier ou ciment; on y incorpore de l'eau, un +peu de matière grasse ou de glu pour faciliter la prise, et l'on chauffe +le mélange. Un moment vient où des bulles volumineuses crèvent à la +surface. Si les proportions ont été bien choisies un certain nombre de +bulles laissent leur empreinte dans la croûte figée, et ces empreintes +sont des images passablement fidèles des cirques lunaires. Ou ces +expériences sont sans application à notre sujet, ou leurs auteurs nous +demandent d'admettre qu'un grand cirque peut ainsi se former d'un seul +coup, c'est-à-dire qu'une bulle dégagée dans une masse pâteuse peut +mesurer aussi bien 100km que 1cm. La transition est encore plus +malaisée, on en conviendra, que des cratères terrestres aux cirques +lunaires. + + +_Théorie glaciaire._--S'il faut renoncer à faire creuser les cirques par +les forces intérieures, on invoquera dans le même but les agents +externes, par exemple la différence de température entre le globe +lunaire et l'espace céleste. C'est ainsi que, pour M. Ericsson +(_Nature_, vol. XXXIV, année 1886, p. 248), la Lune est dans son +ensemble couverte de glace; mais, sur certains points privilégiés, la +chaleur du sol fond cette glace et vaporise l'eau de fusion. Une partie +retombe en neige sur les bords de l'entonnoir, où elle se condense et +s'accumule. La partie qui retombe à l'intérieur y est liquéfiée et +vaporisée de nouveau, et le cycle se continue jusqu'à la congélation +finale de l'ensemble. + + +_Théorie météorique._--On sent bien la difficulté d'expliquer ainsi la +montagne centrale, l'altitude irrégulière du bourrelet, la dépression du +fond du cirque par rapport aux plateaux voisins. Aussi s'est-on demandé +si les orifices innombrables dont la surface lunaire est semée ne +seraient pas des empreintes de projectiles venus des profondeurs de +l'espace. Il semble que cette idée ait été émise pour la première fois +par Gruithuisen en 1846. Il est évident qu'elle ne s'appuie à aucun +degré sur les faits d'observation concernant les bolides et les étoiles +filantes. Les projectiles qui nous arrivent des profondeurs de l'espace +sont insignifiants par rapport au volume de la Terre et ne contribuent +dans aucune mesure appréciable au modelé de sa surface. Il n'est pas +moins hasardeux de faire bombarder la Lune par des projectiles venus de +la Terre, car les plus violentes explosions volcaniques sont bien loin +de communiquer aux matériaux émis la vitesse nécessaire, et rien ne +donne lieu de penser qu'elles aient eu plus d'énergie dans le passé. Il +semble même certain que les éruptions sont d'autant plus calmes que l'on +se rapproche davantage d'un état général de fluidité. + +Ce qui rend séduisante l'hypothèse météorique (ou balistique), c'est la +possibilité de rattacher à une origine analogue les accidents de toute +dimension, cratères, cirques et mers, que relient ensemble une certaine +ressemblance et une apparente continuité. C'est aussi la faculté que +l'on a d'obtenir des formes analogues par des essais de laboratoire et +la tendance bien naturelle des expérimentateurs à considérer ces +analogies comme décisives, malgré l'énorme différence des échelles. Le +difficile, évidemment, n'est pas d'obtenir un trou, c'est de faire +naître un relief saillant de quelque importance si la surface choquée +est résistante, de quelque durée si on la prend fluide ou semi-fluide. +Il ne peut être question non plus d'imprimer aux projectiles des +vitesses comparables à celles des corps célestes. Les expériences les +plus variées et les plus heureuses dans cette direction sont dues à la +persévérance de M. Alsdorf. Elles ont été publiées en 1898[14]. M. +Alsdorf renonce à l'emploi des substances pâteuses essayées par ses +prédécesseurs. Ces substances ne donnent jamais qu'un type de bourrelet +et de montagne centrale, et ne s'adaptent pas à la variété des accidents +lunaires. Il est préférable d'étendre sur une planche une couche de +poudre homogène: c'est le lycopode qui réussit le mieux. On y projette +sous divers angles des balles élastiques de caoutchouc ou de laine. En +se relevant, le projectile exerce sur la poudre une sorte d'aspiration. +Un bourrelet se forme dans la période de compression, une éminence +centrale dans la période de dilatation. Que l'on emploie un projectile +de forme irrégulière, et l'enceinte va devenir anguleuse. Que l'on +superpose deux couches de teinte différente, et les particules ramenées +à la surface ou projetées au dehors imiteront les traînées divergentes. +On dispose pour varier les effets de trois éléments principaux, vitesse +du projectile, angle d'incidence, rapport de l'épaisseur de la couche +poudreuse au diamètre de la balle. + +[Note 14: H. ALSDORF, _Experimentelle Darstellungen von Gebilden der +Mondoberfläche, mit besonderer Berücksichtigung des Details._ _Gaea_, +1898, Erstes Heft, s. 35.] + +[Illustration: Fig. 26. Reproduction artificielle des cirques lunaires, +par M. HERMANN ALSDORF. Extrait du journal _Gaea_, année 1898, publié +par EDUARD HEINRICH MAYER, à Leipzig, Rossplatz, 16.] + +Les photographies données par M. Alsdorf ne feront pas illusion à un +observateur familier avec les cirques lunaires, mais il n'est pas +contestable, cependant, que la ressemblance ne soit réelle. Avant de +conclure de cette ressemblance à l'identité des causes, il est clair que +plusieurs questions préalables sont à résoudre. La probabilité _a +priori_ pour que le mécanisme invoqué ait agi est un élément +indispensable de décision. Un projectile vigoureusement lancé peut +communiquer autour de lui un ébranlement plus ou moins étendu, mais, +s'il laisse une empreinte durable et nettement terminée, cette empreinte +excédera peu les dimensions du projectile. Faut-il admettre que la Lune +ait reçu, dans toutes ses parties, une averse de bolides de 100km de +diamètre, bombardement que l'on n'a jamais constaté et dont les +observations géologiques n'indiquent aucune trace? M. Alsdorf ne recule +pas devant cette conséquence. Faudra-t-il croire aussi que, deux corps +célestes venant à se rencontrer, le plus petit rebondira comme une balle +élastique, sans qu'il y ait écrasement ou pénétration? Ici +l'invraisemblance est trop forte. Aussi M. Alsdorf renonce finalement à +interpréter son expérience au profit de la formation des montagnes +centrales. Il admet que la pénétration du projectile est suivie d'un +violent dégagement de chaleur, sous l'influence duquel le massif +intérieur surgit au fond de l'empreinte. + + + + +CHAPITRE XII. + +L'INTERVENTION DU VOLCANISME DANS LA FORMATION +DE L'ÉCORCE LUNAIRE. + + +_Impossibilité d'exclure complètement les forces internes._--Les +tentatives d'explication du relief lunaire dont nous avons indiqué le +principe émettent toutes, au début, la prétention d'exclure les +phénomènes éruptifs. Mais, dès qu'on leur demande de développer leurs +conséquences ou de rendre compte de certains traits spéciaux, on +s'aperçoit bientôt que le volcanisme y est moins maltraité qu'il n'en a +l'air. On le proscrit au début, mais en définitive on revient à lui. +Qu'est-ce, en effet, qu'une éruption, sinon la création d'un relief sous +l'influence d'un excès de pression interne? Or c'est bien à des actions +de ce genre que M. Stanislas Meunier demande l'érection instantanée d'un +cirque lunaire. Ce sont elles que Faye et M. Alsdorf chargent de +construire d'un seul coup les montagnes centrales, c'est-à-dire des +massifs de 1500m à 2000m de haut. C'est exiger des forces éruptives plus +qu'elles ne sont capables de donner d'après notre expérience terrestre, +car les grands édifices volcaniques sont tous le résultat +d'accumulations séculaires. Pas une seule expérience terrestre ne nous +amène à considérer comme possible l'apparition d'une véritable montagne +comme contre-coup d'un choc ou d'une explosion. + +La théorie des tourbillons et la théorie glaciaire sont en réalité les +seules à ne rien emprunter aux volcans. Mais toutes deux présentent des +lacunes capitales en ce qui concerne les montagnes centrales, les +traînées divergentes et les grandes fissures. Et même si l'on s'attache +aux cirques, que l'on se propose plus spécialement d'expliquer, une +analyse plus complète montrera que l'intervention des tourbillons ou des +concrétions de glace est, en définitive, inopérante. Attribuer aux +cyclones les dimensions des mers lunaires, c'est vouloir qu'ils évoluent +au sein d'un fluide presque parfait et dénué de résistance. Dès lors il +devient impossible d'admettre que tous ou même la majorité d'entre eux +aient occupé des emplacements stables. On ne peut plus leur demander +d'édifier des remparts de cirques, de faire surgir en dépit de la +pesanteur des constructions régulières et permanentes de plusieurs +milliers de mètres de hauteur. Cette persistance dans l'action ne cadre +pas avec un tempérament voyageur. Autant que nous pouvons le savoir, les +cyclones détruisent et ne bâtissent pas. + +Le concours de longues périodes de temps n'est pas moins nécessaire si +l'on veut faire constituer de hautes montagnes par des condensations +neigeuses successives. Dès lors la répartition de ces dépôts n'aurait pu +se faire d'une manière aussi irrégulière en dépouillant certains +emplacements, toujours les mêmes, au profit d'une bande étroite qui les +entoure. Les chutes de neige atténuent toujours le relief existant, par +cette simple raison que la neige obéit à l'action de la pesanteur plus +aisément que tout autre élément solide de l'écorce. Les remparts des +cirques, s'ils avaient été formés par cette voie, se maintiendraient à +des altitudes très uniformes, au lieu d'être, comme il arrive souvent, +coupés de vallées et de brèches profondes. L'influence de la latitude +aurait dû se faire sentir dans la distribution des neiges, et des +calottes plus épaisses se seraient formées sur les pôles, où le relief +est, au contraire, très accidenté. Enfin l'existence présente d'une +aussi grande quantité de glace sur la Lune supposerait, dans le passé, +une période où d'abondantes condensations liquides se seraient +produites. Elles auraient entraîné comme conséquences fatales des +phénomènes d'érosion et de sédiment dont les traces seraient demeurées +visibles et, en tout cas, l'obstruction des fissures. + +La structure du rempart des cirques donne un démenti également net à la +théorie des marées. La fusion des bords d'un orifice, l'épanchement d'un +liquide au dehors, sa solidification par nappes nécessairement très +minces, ne peuvent donner lieu qu'à un relief extrêmement doux, à peine +appréciable. L'effort d'un liquide comprimé peut provoquer la rupture ou +la déchirure de la paroi qui l'enferme, nullement la formation +d'orifices espacés et réguliers, moins encore celle d'un pic de grande +altitude. Si MM. Ebert et Pickering ont réussi à produire ainsi des +bourrelets saillants, il est hors de doute que leur succès est lié à la +petite échelle des expériences. Un liquide sortant en grandes masses ne +peut que s'épancher en larges nappes et non s'accumuler sur certains +points privilégiés. Les marées peuvent avoir leur rôle dans la +distribution générale des mers et des cirques, mais des forces plus +énergiques et plus localisées s'accusent, dans chaque formation +particulière, comme prépondérantes. + +C'est encore à la dimension très réduite des objets qu'est lié le succès +partiel de la théorie de l'ébullition. Dans une masse fluide, les gaz +qui viennent se dégager à la surface ne laissent pas d'empreinte. Des +vestiges pourront subsister si la matière est pâteuse et choisie de +telle façon que le point d'ébullition et le point de solidification +soient presque confondus. Mais aucun choix de substances, aucune +application calculée de la chaleur ne peut amener la formation de bulles +dépassant quelques centimètres. Veut-on que les gaz s'échappent d'une +manière intermittente et en masses plus grandes, il faut laisser se +former une croûte solide. Celle-ci cédera sous une pression suffisamment +forte, par fissurement ou explosion, mais les ouvertures formées ne +présenteront plus de ressemblance, même éloignée, avec les cirques +lunaires. + +L'explication météorique ou balistique se défend mieux. Elle peut en +effet invoquer à la fois des faits d'observation et des expériences. La +Terre recueille sur son passage des corps nombreux, aérolithes ou +bolides; il est très probable que la Lune en reçoit aussi; il est +possible qu'elle en ait reçu dans le passé beaucoup plus. D'autre part, +les essais de M. Alsdorf montrent qu'avec un choix judicieux et +intentionnel de matières meubles et de projectiles élastiques, la +plupart des accidents lunaires peuvent être imités. + +Il semble, d'abord, qu'il y ait disproportion inadmissible entre l'effet +constaté et la cause présumée. Les bolides tombés sur la Terre +n'approchent point de la dimension des cirques. Ils atteignent la +surface avec de très grandes vitesses relatives et sous tous les angles, +au lieu que les orifices réguliers de la Lune ne peuvent être imputés +qu'à des chutes normales. On ne voit pas enfin pourquoi la Lune aurait +eu le monopole de ces énormes empreintes, à l'exclusion de notre globe. + +On peut atténuer beaucoup la force apparente de ces objections, ainsi +que l'a montré M. Gilbert dans une intéressante étude[15]. Les +projectiles dont la Lune garde la trace ne seraient point de la même +origine que les aérolithes; ils n'auraient pas davantage été lancés par +la Terre encore incandescente. Ce seraient des satellites de la Terre au +même titre que la Lune, circulant avec elle dans une même orbite et que +l'attraction prépondérante de l'un d'eux aurait, dans le cours des âges, +agglomérés en un seul corps. Dès lors, ils peuvent s'être rejoints avec +de médiocres vitesses relatives, et pour les dernières chutes, les +seules dont nous observions les traces, l'attraction centrale devait +avoir pour conséquence une incidence à peu près normale. + +[Note 15: _The Moon's Face, a story of the origin of its features_, by +C.-K. GILBERT (_Bull. phil. Soc. of Washington_, vol. XII, p. 241).] + +Cette transformation progressive d'un anneau équatorial en un satellite +unique est expressément proposée par Laplace, à titre d'hypothèse, à la +fin de sa _Mécanique céleste_. Depuis, l'expérience célèbre de Plateau a +montré le passage d'un anneau continu à un certain nombre de satellites +globulaires, jamais, croyons-nous, la réunion de tous ces globules en un +corps unique. Il est remarquable que tous les efforts des géomètres pour +analyser les divers degrés de cette métamorphose ont échoué, et que +divers théoriciens, notamment MM. Kirkwood et Stockwell, ont été amenés +à la considérer comme très invraisemblable. Il n'a pas été prouvé, +cependant, qu'elle fût impossible et le fait que, pour une distance +moyenne donnée du centre attractif, il n'existe en général qu'un seul +satellite ou qu'une seule planète, constitue en faveur de l'hypothèse de +Laplace une présomption favorable dont l'explication météorique doit +bénéficier. + +Mais la difficulté la plus grave est ailleurs. On est obligé pour le +succès des expériences de se placer dans des conditions physiques qui ne +peuvent pas être réalisées, même approximativement, sur la Lune. + +Ainsi, que la surface choquée soit liquide ou instantanément liquéfiée +par le choc ou simplement pâteuse, on n'obtiendra comme résultat final +qu'un relief nul ou insignifiant. Si le projectile pénètre dans une +croûte résistante, on obtient un trou, mais pas de bourrelet saillant, +point de fond plat ni de montagne centrale. Pour allier ces deux +derniers caractères, il faut recourir à l'artifice de M. Alsdorf, +c'est-à-dire étendre une couche de poudre sur une planche à la fois +élastique et résistante. En supposant, contre toute vraisemblance, que +la nature réalise cette combinaison, on verra sans peine que le succès +n'est possible qu'à petite échelle. Si l'on attribue au projectile les +dimensions des cirques lunaires et la vitesse due à la seule attraction +de la Lune, il ne peut plus être question pour lui de rebondissement; il +y aura fatalement écrasement ou pénétration. Il ne reste pour ériger le +bourrelet et la montagne centrale que le rejaillissement de gaz +consécutif au choc. Mais cette cause, essentiellement superficielle et +de très courte durée, est incapable du travail qu'on lui demande. Le gaz +dispose pour s'échapper du très large orifice créé par le projectile. Sa +détente est instantanée et il ne peut entraîner de grandes masses +solides comme s'il était comprimé par un orifice étroit. + +Mais, du moment que l'on est obligé de revenir aux forces intérieures +pour expliquer la structure des cirques, on se demande quel avantage on +trouve à faire exciter ces forces par un agent extérieur. A s'en tenir +aux leçons que la Terre nous donne, il est indéniable que l'énergie +expansive de l'intérieur du globe est la seule force qui réussisse à +combattre efficacement le poids de l'écorce et à créer des reliefs +durables. Avant de recourir à des influences problématiques, à des +catastrophes inouïes, n'est-il pas sage de se demander si cette cause, +d'une réalité et d'une puissance incontestables, n'a pas été à même de +produire sur notre satellite d'autres effets encore? + +D'après cela, des géologues comme Poulett Scrope, des astronomes à la +suite de Nasmyth et Carpenter, ont admis que chaque cirque pouvait être +un cratère de volcan formé par explosion. L'origine de ces explosions, +se produisant à la fois sur plusieurs milliers de kilomètres carrés, ne +serait pas l'accumulation souterraine des gaz et des vapeurs, puisque la +Lune est privée d'atmosphère. Ce serait l'expansion subite que la lave, +de même que l'eau, éprouve en se solidifiant. Dans ce système chaque +cirque devient un cratère de volcan, le rempart est formé par +l'accumulation des scories et des cendres retombées en pluie, l'auréole +est un ensemble de fissures qui rayonnent du centre ébranlé, la montagne +centrale est un cône secondaire, surgi lors d'un réveil tardif de +l'énergie éruptive. + +Sous cette forme, la théorie volcanique n'a plus aujourd'hui de +partisans. Il est douteux que les laves se dilatent en se solidifiant; +aucun effet mécanique réellement observé ne se rattache à cette +expansion. Tout au plus pourrait-elle fissurer l'écorce, mais non en +faire sauter une portion étendue, épaisse de plusieurs milliers de +mètres. Ce n'est pas seulement un déplacement qu'il s'agit de produire, +mais une destruction, car le bourrelet est loin, en général, de +représenter le volume de la cavité, et cette disproportion est d'autant +plus forte que l'on considère des cirques plus grands. La structure du +rempart n'accuse point, quand elle est visible, un refoulement à +l'extérieur, mais au contraire un affaissement progressif vers le +centre. Les petits orifices, dont les détails échappent, sont les seuls +pour lesquels l'origine explosive semble pouvoir être admise. + +On s'est flatté de trouver un meilleur point de comparaison en +s'adressant à une classe particulière de volcans. Ce sont les bassins +effondrés, qui n'ont jamais servi, dans leur ensemble, de bouches +d'éruption, mais dont le fond est parfois rempli de lave et se hérisse +de petits volcans secondaires. Ainsi, l'île de la Réunion présente dans +sa partie supérieure trois bassins contigus résultant, d'après M. +Vélain, de l'affaissement d'une même voûte. Le piton Bory, également +situé dans l'île de la Réunion, n'est pas non plus sans ressemblance +avec quelques enceintes lunaires. Il est à noter, toutefois, que le cône +central dépasse les bords de la cassure, ce qui n'arrive point sur la +Lune. + +Il existe enfin, dans les îles Sandwich, sur le flanc d'un énorme +volcan, un bassin d'effondrement, le Kilauea, long de 5km et qui, à +certaines époques, se remplit de lave incandescente. Cette lave y +séjourne parfois assez longtemps pour se solidifier en partie et laisse +ensuite, en se retirant, des gradins adhérents aux parois. D'après le +géologue Dana, qui en a fait une étude approfondie, c'est ce type de +volcan terrestre qui seul doit être rapproché des cirques. + +Cette concession n'a pas désarmé les adversaires du volcanisme. Les +bassins effondrés sont, à leur gré, encore trop petits; ils sont, +d'ailleurs, irréguliers dans leurs contours, ils manquent de remparts +saillants et, sauf l'exception peut-être unique du piton Bory, de +montagnes centrales. Enfin rien, dans leurs abords, ne ressemble au +phénomène des traînées divergentes. + +Plus récemment, le professeur Suess est venu apporter aux idées de Dana +le complément d'observations faites sur les creusets des métallurgistes. +Chaque cirque est pour lui un emplacement ramené à l'état liquide par un +flux de chaleur interne. Les montagnes situées en bordure sont des +scories charriées par les courants et accumulées sur le rivage. Les +variations de niveau se sont accomplies moins sous l'influence des +marées que par le dégagement des gaz dissous et emprisonnés. Les petits +orifices formés en dernier lieu sont des bouches d'explosion, et l'on ne +voit pas quel agent, autre que la vapeur d'eau, a pu les produire. Comme +dans la théorie de Nasmyth, les auréoles sont des fissures rayonnantes, +et le changement de couleur du sol sur leur trajet est la conséquence +d'émanations locales, semblables aux fumerolles des volcans italiens. + +A notre avis, le système du professeur Suess restitue une place +légitime, mais encore insuffisante, à l'expansion des vapeurs et des gaz +comprimés. Qu'elle soit intervenue sous une forme ou sous une autre, il +n'y a pas de motif raisonnable d'en douter. L'absence actuelle +d'atmosphère peut être le résultat d'une évolution récente, ainsi que +nous l'avons vu au Chapitre IX. La Lune, moitié moins dense que la +Terre, est formée de matériaux légers. Les gaz et les vapeurs ont dû s'y +trouver en grande proportion. Ils ont été, plus aisément que sur la +Terre, enfermés dans l'écorce par cette simple raison qu'un globe plus +petit subit un refroidissement plus rapide. + +Voici donc cette force, qui tend à soulever les couches superficielles, +en conflit avec la pesanteur qui travaille à les maintenir. Des deux +adversaires en présence, lequel va l'emporter? Sur la Terre, l'issue du +combat n'est pas douteuse. Les matières éruptives, impuissantes à +soulever les couches solides, s'insinuent péniblement dans les fissures. +Ce n'est guère qu'au moment d'arriver au jour qu'elles font sauter, +qu'elles pulvérisent parfois le dernier obstacle opposé. Sur notre +satellite, les conditions de la lutte sont bien différentes. La force +expansive des vapeurs reste tout entière, il est même probable qu'elle +est augmentée. La pesanteur, au contraire, est réduite à la sixième +partie de sa valeur. Il y a donc des chances sérieuses pour que, pendant +une certaine période au moins, la force éruptive l'emporte, et pour que +l'écorce lunaire se soulève par intumescences. + +Quelles formes prendront ces ampoules? Ce seront des portions de sphère, +par la raison bien simple que la sphère est, entre toutes les figures, +celle qui comprend sous une surface donnée la plus grande capacité. +Ainsi, en demeurant sphérique, la croûte réalise, au prix de la moindre +extension possible, l'augmentation de volume qui lui est demandée. Ces +calottes sphériques, de plus petit rayon que la surface lunaire, la +couperont suivant des cercles, et nous obtenons ainsi une raison +plausible de la régularité du contour des cirques. + +Quelle étendue chacune de ces intumescences va-t-elle recouvrir? Celle +où se manifeste à la fois un fort accroissement de pression interne. +Nous avons, à cet égard, une indication utile dans l'allure habituelle +des volcans terrestres. Il est commun, en effet, de voir entrer +simultanément en éruption les divers cratères d'une même région, à des +distances de 200km, 300km, 500km et davantage. Récemment encore, la +catastrophe de la Martinique était le signal d'un réveil d'activité sur +les rivages de la mer des Antilles, dans l'Amérique centrale et jusque +dans la République de l'Équateur. Ce sont là des périmètres où les +cirques lunaires peuvent tenir à l'aise. + +Mais l'édifice ainsi construit n'est pas stable. Un jour ou l'autre des +fissures s'y dessinent. Des cônes volcaniques s'élèvent au point le plus +faible, c'est-à-dire vers le sommet de l'intumescence. Le moment vient +où la pression intérieure diminue, et la pesanteur, qui ne perd jamais +ses droits, abaisse le centre du dôme. Cet affaissement, propagé par +zones concentriques, finit par ne laisser debout que l'assise inférieure +de la voûte, celle qui forme aujourd'hui le rempart. Les gradins +intérieurs représentent les bordures affaissées en dernier lieu, et que +leur situation en porte-à-faux vouait à la destruction. L'examen de ces +terrasses montre leurs éboulements successifs vers le centre, jamais les +refoulements centrifuges qu'auraient opérés des projectiles ou les +concrétions qui seraient l'oevre des marées. + +Le mouvement de descente du centre sera le plus souvent assez lent pour +respecter le relief antérieur et pour laisser au massif volcanique une +certaine prééminence sur ce qui l'entoure. Qu'un épanchement se produise +et les cônes d'éruption en émergeront comme des îles, sans relation +visible avec le rempart. + +L'énergie intérieure est sujette à récidive. Elle pourra se manifester +encore par la formation de nouveaux cirques sur l'emplacement consolidé +du premier, plus tard par des explosions semblables à celles des volcans +terrestres. Ces explosions auront pour siège soit la montagne centrale, +soit des orifices semés sur les crevasses de rupture, et bien souvent +trop petits pour être observés. + +Les auréoles et les traînées divergentes sont des cendres émises par ces +cataclysmes et disséminées par des courants atmosphériques variables. Ce +ne sont point des crevasses ni des éclaboussures, dont la propagation ne +saurait être aussi rectiligne ni aussi indépendante du relief. L'étendue +qu'embrasse un même étoilement n'est pas telle qu'on ne puisse en +retrouver des exemples dans l'histoire des volcans terrestres. Ainsi, il +est avéré que l'éruption du Timboro en 1815, celle du Coseguina en 1835 +ont couvert de débris des espaces plus vastes que la France ou +l'Allemagne. Des éruptions islandaises ont été suivies de pluies de +cendres jusqu'à Stockholm, à 1700km de distance. Ces dépôts ont +seulement trouvé sur la Lune des conditions plus favorables à leur +conservation. + +Voici, à ce sujet, un rapprochement qui ne doit pas être passé sous +silence. Nous avons vu que certains systèmes de traînées, par exemple +celui de Tycho, ne montrent pas leur teinte blanche caractéristique dans +le voisinage immédiat du cirque central. Ils y sont remplacés par une +couronne sombre. Or la même circonstance se présente pour le manteau de +cendres déposé autour de certains cratères terrestres. Ce manteau +disparaît dans le voisinage immédiat du volcan sous une couche plus +sombre de matériaux moins divisés, pierre ponce ou blocs de lave. Le +fait se vérifie par exemple sur les volcans du Guatemala, dont une Carte +est donnée dans le bel Ouvrage du professeur Suess: _La face de la +Terre_. + +En résumé, les cirques ne sont pas pour nous des cratères de volcans, +mais des régions volcaniques soulevées, puis affaissées. Si l'on se +place à ce point de vue, on sera dispensé, pour expliquer les formations +lunaires, d'imaginer des bolides gigantesques, de faire construire des +montagnes par des bulles de gaz, des cyclones et des marées. Il suffira +d'admettre que, dans l'inévitable conflit entre la pesanteur, d'une +part, et l'expansion des vapeurs, de l'autre, la seconde force a pris +momentanément le dessus. Et cette hypothèse n'est pas inventée pour le +besoin de la cause, elle est suggérée par les données les plus certaines +de la Mécanique céleste et de la Physique. + +Mais, dira-t-on, ces intumescences, données comme le chapitre +préliminaire de la formation d'un cirque, pourquoi ne nous les +montre-t-on pas? Sans doute parce que les dômes ainsi créés manquaient +de stabilité; parce que les conditions qui leur ont permis de se former +ne se rencontrent plus. La croûte épaissie, le dégagement des gaz plus +avancé, ne laissent plus les soulèvements se produire, pas plus dans le +monde lunaire que dans le nôtre. + +Il serait inexact, cependant, de dire que l'on n'aperçoit sur notre +satellite aucune forme convexe régulière. Il y en a deux, entre autres, +dans le voisinage d'Arago, qui sont d'une observation facile (_fig. +35_). Ces deux ampoules mesurent à peu près 40km de largeur. Que leur +centre vienne à s'effondrer, et deux nouveaux cirques, de dimension +moyenne, se seront formés sous nos yeux. En attendant, il semble que +l'on doive regarder ces rares témoins d'un âge disparu avec un peu de +cette vénération que les archéologues ressentent en face des médailles +antiques. + + + + +CHAPITRE XIII. + +LES FORMES POLYGONALES SUR LA LUNE. + + +L'astronome auquel des instruments puissants permettent de détailler +quelque peu l'aspect de notre satellite est d'abord frappé du caractère +étrange de ces paysages, très différents de la presque totalité des +sites terrestres. Revenant à quelques jours d'intervalle sur les mêmes +régions, il constate qu'elles changent profondément d'aspect suivant que +les rayons solaires les frappent sous tel ou tel angle. S'il prolonge +l'expérience pendant plusieurs mois, il se convaincra que ces +changements ne sont qu'apparents et d'un caractère périodique. La +surface de la Lune est solide et stable; elle présente un degré de +fixité au moins égal à celui des régions les plus désertes et les plus +arides de notre globe. + +Cette circonstance favorise évidemment l'élaboration des Cartes; +toutefois l'exactitude de celles-ci est limitée par deux obstacles qui +n'ont pu être, jusqu'à ce jour, que très imparfaitement surmontés. + +Le premier, déjà sensible pour l'astronome qui cherche à embrasser +l'hémisphère visible dans un réseau géodésique, est la rareté des points +de repère géométriquement définis. Ce sera en effet une heureuse +exception si l'on trouve des sommets de triangles définis par une +intersection de lignes. Presque toujours il faudra prendre comme points +d'appui du réseau soit des centres de taches d'aspect et de limites +variables, soit des points culminants accusés comme tels par le jeu des +ombres. On se doute aisément que ces objets, vus à une énorme distance, +comportent un degré de définition bien inférieur à celui des accidents +naturels du sol terrestre, accidents dont les géodésiens ne se +contentent plus, et auxquels la pratique moderne substitue d'une manière +invariable des pyramides ou des cylindres artificiels. Les sommets en +forme de vague ou de pyramides, constituées par la jonction d'arêtes +tranchantes, sont encore relativement fréquents dans les montagnes +terrestres complètement façonnées par l'érosion. Ils manquent tout à +fait sur la Lune, où l'on n'observe que des masses arrondies et +bosselées. Les lignes d'ombre et de contour apparent ne cessent de s'y +déplacer. Aussi le désaccord des positions micrométriques d'un sommet +surpasse-t-il de beaucoup celui que l'on aurait à redouter, avec la même +lunette, sur des positions d'étoiles. + +Une autre difficulté, qui vient aggraver la précédente, tient à ce que +la Lune nous présente toujours la même face. La libration permet au +regard d'atteindre, à la rigueur, les 5/8 de la surface, mais en réalité +toute la zone voisine du bord n'est jamais vue que sous un angle fuyant +et défavorable. L'éclairement et la perspective y varient trop peu pour +que l'on puisse rectifier les apparences et arriver à une notion +correcte des formes. C'est là surtout que feront défaut les points +susceptibles d'être sûrement identifiés d'une image à l'autre. + +C'est donc aux parties centrales du disque qu'il conviendra de +s'attacher pour trouver des objets bien caractérisés, susceptibles +d'être groupés en familles naturelles, pour démêler dans la profusion +des détails les faits proprement scientifiques, ceux qui permettent de +coordonner et de prévoir. La méthode à suivre, dans ce choix, est la +même qui a valu à la Géologie, à la Géographie physique, leurs plus +solides acquisitions. Et ce travail est, dans un certain sens, plus +facile pour la Lune que pour la Terre. En effet, la grande distance de +notre satellite nous débarrasse d'une foule de traits insignifiants et +secondaires où notre attention n'aurait pu que s'égarer. Mais elle +laisse d'autant mieux en évidence un certain nombre d'objets marquants, +d'individualités frappantes qui se reconnaissent sans peine sous des +éclairements variés et que l'on retrouve, à peine modifiés, à un grand +nombre d'exemplaires. Ces objets ne sont pas simplement juxtaposés: ils +entrent en lutte, ils empiètent les uns sur les autres, et beaucoup +n'ont subsisté qu'à l'état de ruines. On entrevoit donc la possibilité +de les faire entrer dans un classement chronologique, de dire quels +caractères actuels sont associés à une antiquité plus grande, d'assigner +dans la formation des individus la part des diverses influences +physiques ou cosmiques, de trouver la raison de leurs différences. + +Un premier essai de cette méthode a conduit les sélénographes à +distinguer deux grandes classes d'objets lunaires, très inégales par le +nombre, à peu près équivalentes par l'étendue totale occupée. Ce sont +les mers, caractérisées par une surface unie et sombre, et les cratères, +dont le trait commun est une bordure circulaire. Les cratères, +infiniment plus nombreux, ont été divisés eux-mêmes en sous-groupes, +entre lesquels on n'a jamais pu tracer de frontières bien nettes. Plus +tard, au contraire, on s'est avisé que la première distinction était +factice, que les grands cirques pouvaient aussi bien être considérés +comme de petites mers, les petites mers comme de très grands cirques, et +que, si plusieurs mers semblent aujourd'hui dénuées de limites précises, +leur état actuel résulte, selon toute apparence, de la jonction de +bassins contigus et de l'effacement des cloisons interposées. + +La sélénographie a paru ainsi se condenser dans cette formule simple: +tout ce qui, sur la Lune, possède une figure bien arrêtée, est +circulaire. Il ne s'y trouve, en dehors des mers et des cratères réunis, +si l'on veut, sous le nom de _cirques_, que des perversions ou +dérivations de cette forme. + +Un tel énoncé ne peut manquer, par sa netteté même, d'être suspect aux +géographes, habitués à rencontrer sur le globe terrestre des formes +variées, irrégulières, rebelles dans l'immense majorité des cas à toute +définition géométrique. On ne voit pas pourquoi l'unité de force et de +figure aurait régné sur une planète, la diversité sur l'autre. Et +pourtant ce résumé, on doit le reconnaître, est justifié par la presque +totalité des dessins dont notre satellite a fourni le sujet. A peu près +sans exception, les auteurs ont borné leur ambition à figurer un ou +plusieurs cirques et ont traité d'une façon très sommaire tout ce qui ne +s'y rattachait pas directement. + +La question s'est posée sous une autre forme pour les auteurs de Cartes +d'ensemble, Lohrmann, Mädler et Schmidt. Il a bien fallu ici envisager +le problème sous un aspect plus large. Il existe en effet, sur la Lune, +des régions très montagneuses, assez étendues, où il est impossible de +considérer les cirques comme l'élément constitutif du sol. Ils n'y sont +représentés que par de petits exemplaires clairsemés. Ces régions (par +exemple les Alpes, le Caucase, les Apennins) sont d'ordinaire +soigneusement évitées par les dessinateurs libres de choisir leur cadre, +et considérées comme imposant une tâche particulièrement ingrate et +difficile. Beer et Mädler estiment qu'il faudrait mettre à profit toutes +les occasions favorables pendant trois années pour venir à bout du seul +massif des Apennins. Tous se sont résignés, en fin de compte, à une +figuration sommaire, purement conventionnelle, et qui ne jette aucune +lumière sur l'objet qu'elle représente. C'est que, en effet, sur ces +plateaux aux bords déchiquetés, où d'innombrables excroissances se +disputent l'espace, les notions habituelles sont déroutées, et tout fil +conducteur fait défaut. Le procédé familier aux artistes, et qui +consiste à encadrer l'objet dans des lignes volontairement simplifiées, +semble ici une infidélité dangereuse et une source d'erreurs +systématiques. + +Nulle part l'utilité des photographies n'apparaît plus manifeste. Là où +le dessinateur se perdait dans le détail, elles restituent des +ensembles. Elles font rentrer un peu d'ordre dans ce chaos apparent et y +introduisent des divisions naturelles. La comparaison fréquente +d'épreuves relatives à des phases différentes, contrôlée de temps à +autre par l'observation visuelle, fait acquérir à l'égard du sol lunaire +une familiarité à laquelle les anciens observateurs, malgré tout leur +zèle, ne pouvaient atteindre. On est frappé alors de l'importance prise +par certains traits que les cartographes ont entièrement négligés, faute +d'en saisir les véritables relations. On voit les faits antérieurs et, +jusqu'à un certain point, étrangers à l'histoire des cirques, se +multiplier, s'éclaircir et s'enchaîner. + +De ces traits anciens, les premiers en date ont toutes les chances +d'être les moins apparents: d'abord parce qu'ils ont subi à un plus haut +degré l'action des causes destructrices; ensuite parce que l'écorce, +encore faible et malléable, n'a pu s'écarter beaucoup d'une figure +d'équilibre et constituer des différences de niveau importantes. Si donc +nous tentons d'énumérer les mieux reconnaissables de ces objets, dans +l'ordre où ils se présentent à la vue, on devra plutôt renverser cet +ordre pour se rapprocher de la succession historique. Comme +confirmation, l'on devra saisir toutes les occasions de décider, entre +deux objets en conflit, lequel a usurpé la place de l'autre. + +Les caractères qui président au groupement et qui étaient pour les +cirques le diamètre, la profondeur et l'intégrité, seront, dans le cas +d'objets rectilignes, la longueur, la largeur et l'orientation. Cette +dernière particularité est la plus importante, car on ne tardera pas à +reconnaître que les traits d'une même région obéissent à une loi commune +et s'alignent sur un très petit nombre de directions. + +Dans l'énumération qui va suivre, les numéros de renvoi, en chiffres +romains, se rapportent aux feuilles de l'_Atlas photographique_ publié +par l'Observatoire de Paris, et de préférence aux quarante premières, +pour lesquelles a paru une édition réduite, plus aisée à feuilleter, due +aux soins de la Société belge d'Astronomie. Les angles de position sont, +suivant l'usage, comptés en degrés et du Nord vers l'Est. + +A. _Grandes cassures._--1. Vallée à l'ouest d'Herschel (III, IX, XXVI, +XXXIII). Large, profonde, très bien conservée et probablement récente, +elle dessine une tangente commune à deux cirques, dont le plus +méridional (Herschel _h_) a été nettement sectionné. Prolongée du même +côté, cette vallée formerait la limite ouest de Ptolémée (_fig. 43_). + +2. Sillon limitant Albategnius à l'Ouest, Halley à l'Est et dessinant, +par suite, une tangente commune intérieure aux deux contours. Cette +vallée parallèle à la précédente, plus longue mais moins creuse, a été +refoulée et interrompue par le développement de Halley (III). + +3. Deux entailles parallèles, éloignées d'une trentaine de kilomètres, +franchissant la bordure d'Hipparque à l'Ouest et s'effaçant dans la +plaine intérieure (IV, XXVI). + +4. Vallée traversant de part en part un massif montagneux, entre Pallas +et Ukert (X, XXXIII). + +5. Vallée tangente à Godin au Sud-Est (XXII, XXVI). + +6. Vallée tangente à Jules César au Nord-Ouest (XXII, XXXII). + +Tous ces objets ont à fort peu près l'angle de position 40°, qui est +aussi celui des parties orientales dans les fissures coudées d'Ariadæus +et d'Hyginus. Tous ressemblent à la vallée d'Herschel (nº 1), sans +toutefois la dépasser en profondeur et en netteté. Ils côtoient chacun +un ou plusieurs cirques, sans les entamer et sans être refoulés par eux. + +En nous éloignant un peu du centre de la Lune, nous trouverons d'autres +cassures se rattachant à la même catégorie: + +7. Mur Droit, entre Thebit et Birt. Cassure extrêmement nette, +probablement moderne, divisant en deux parties égales une grande arène +submergée. Angle de position 20° (XIV) (_fig. 44_). + +8. Rainure parallèle au Mur Droit, tangente aux bords ouest de Pitatus +et de Gauricus. Elle est discontinue et obstruée par plusieurs éruptions +subséquentes. La même orientation se retrouve dans de nombreux traits de +la même région, rejetés, à cause de leur caractère moins apparent, dans +la classe suivante (XIV). + +9. Longue cassure dirigée de Fabricius vers le Nord (XXIV, XXXI). + +10. Rainure discontinue sur la ligne Janssen A-Piccolomini (XXIV). + +11. Sillon courant vers le Sud à partir de Fermat (XXV, XXXI). + +Ces trois derniers traits, peu cohérents et médiocrement conservés, +s'accusent surtout par des différences de niveau. Leur angle de position +est voisin de 20°, plutôt au-dessous. + +12. Monts Altaï: cette grande dénivellation, remarquable par sa longueur +et sa continuité, fait partie de l'encadrement de la mer du Nectar. Elle +présente deux fronts rectilignes très étendus, soudés aux environs de +Fermat, avec des angles de position de 20° et de 45° (XXV, XXXI). + +13. Sillon traversant de part en part le bourrelet de Capella, avec un +angle de position de 45°. Il appartient, comme les monts Altaï, à +l'encadrement de la mer du Nectar (XXXI) (_fig. 33_). + +14. Vallée de Rheita, la plus colossale que l'on puisse apercevoir sur +la Lune. Elle est dans un mauvais état de conservation, refoulée et +obstruée par le développement ultérieur de plusieurs cirques. Le +parallélisme des bords, l'existence de digues transversales obliques, +accusent une formation par arrachement, avec élargissement progressif. +Angle de position 45° (XII, XXIV, XXXI). + +15. Vallée des Alpes, exemple éclatant et bien connu de la disjonction +d'un plateau montagneux sur une épaisseur de 3000m environ avec +conservation du niveau et du parallélisme des bords. Bien qu'elle +n'entame aucun cirque, son intégrité doit la faire considérer comme +moderne. Son angle de position (130°) est, comme celui de la vallée de +Rheita, répété à bien des reprises dans la région (_fig. 37_). + + +B. _Digues, crevasses, sillons rectilignes._--Les objets de cette +seconde liste, moins visibles que ceux de la précédente, rentrent comme +eux dans un petit nombre d'orientations distinctes. Refoulés ou obstrués +à peu d'exceptions près, par les cirques qu'ils rencontrent, ils se +rattachent d'une façon plus évidente à un état de choses disparu. Leur +nombre est considérable. Nous signalerons seulement ceux qui se +distinguent par la longueur et le caractère strictement rectiligne de +leur trajet. + +1. Sillons orientés respectivement sur les centres de Ptolémée et de +Albategnius A, et s'étendant à l'extérieur vers le Sud. (III) (_fig. +43_). + +2. Nombreuses stries du plateau situé entre Herschel, Davy et Moesting. +Plusieurs entament d'une façon très visible les remparts d'Alphonse et +de Ptolémée (III, IX, XXXIII). + +3. Crête des monts Hæmus, entre Taquet et Sulpicius Gallus (XXXII). + +4. Sillon parallèle aux monts Altaï, traversant la plaine à égale +distance des monts Altaï et de Polybe (XXV). + +Tous ces traits (nos 1 à 4) sont parallèles à la vallée d'Herschel et, +par suite, aux premiers objets de la liste précédente. + +5. Parties centrales des fissures d'Ariadæus et d'Hyginus: angle de +position 75° (IV, X, XXII). Ce sont deux exemples remarquables +d'indépendance totale entre le tracé d'une fissure et le relief actuel +du sol. + +6. Crevasses situées entre Archimède et Conon, perpendiculaires à la +direction générale des Apennins et coudées suivant les mêmes +orientations que la fissure d'Hyginus (X). + +7. Double fissure près de Sabine, côtoyant la base du rempart +montagneux. Elle est très nette et paraît due à la reviviscence tardive +d'une ancienne tendance à l'arrachement. Angle de position 80° (XXII). + +8. Double fissure encadrant Hésiode et formée comme la précédente de +deux traits parallèles. L'un de ces traits se prolonge à une grande +distance vers l'Est à travers des massifs montagneux, sans cesser d'être +visible à la traversée des plaines. Angle de position 120° (XIV, XIX). + +9. Vallée située en plaine entre Kies et Kies _d_. Faiblement déprimée, +elle est parallèle à la fissure d'Hésiode, à de nombreuses digues de la +région de Tycho, aux portions nord-est des remparts de Ptolémée, +d'Alphonse, d'Albategnius (XIV). + +10. Digues rectilignes s'appuyant sur la partie est du rempart de +Capuanus et constituant les restes d'un massif plus ancien que le +cirque. Angle de position 40° (VIII). + +11. Stries nombreuses sur le plateau entre Vitello et Hainzel. Angle de +position 30° (VIII). + +12. Quatre sillons parallèles à la vallée de Rheita, deux au Nord et +deux au Sud, très étendus aussi, mais beaucoup moins bien conservés. +Angle de position 45° (XII). + +13. Grande vallée irrégulière, parallèle aussi à celle de Rheita, +presque aussi large, mais fortement dégradée et discontinue. Elle est +visible de part et d'autre de Snellius et s'interrompt sur l'emplacement +de ce cirque (XII). + +14. Région striée ou cannelée, entre Pons, Zagut, Gemma Frisius et +Pontanus. Deux systèmes bien reconnaissables, formant un angle de 70°, y +sont associés (XX). + +15. Ride saillante réunissant Santbech et Colombo (XXXVIII). + +16. Très longue digue en relief de part et d'autre de Borda; elle forme, +avec le trait précédent, avec la crevasse médiane de Petavius, avec la +chaîne de cirques Rheita _e_, un système conjugué de la vallée de +Rheita. Angle de position 130° (XII). + +17. Sillon visible sur le méridien de Descartes, du côté sud, et signalé +surtout par des places blanchies (XXVI). + +18. Terrasses de Lemonnier et de Pline, sous-tendant des arcs dans le +périmètre de la mer de la Sérénité. Elles paraissent être les restes +d'une enceinte polygonale dont la mer aura, dans son mouvement +d'expansion, franchi les limites (XXVII). + +19. Terrasse allant de Théophile à Beaumont, détachant un segment en +forme d'arc dans la mer du Nectar et de tout point analogue aux +précédentes (XXVII, XXXII). + +20. _Straight Range._--Digue isolée, perpendiculaire au méridien, reste +d'une ancienne frontière de la mer des Pluies (XI, LIII). + +21. Sillons nombreux sur le plateau qui s'étend entre Bianchini et La +Condamine. Angle de position 160°. L'accroissement de l'angle de +position est sensible quand on se déplace de l'Ouest à l'Est dans la +bordure de la mer des Pluies (XI). + +22. Double série d'arêtes rectilignes formant l'ossature de l'écorce +dans le voisinage du pôle Nord. Le plus apparent des deux systèmes est +peu incliné sur le méridien (XXXVII, LII, LIII). + + +C. _Alignements d'orifices._--Il est connu depuis longtemps que la +distribution des grandes enceintes à la surface de la Lune n'est pas +arbitraire, qu'elle ne manifeste pas de condensation vers un plan comme +la Voie lactée, ni d'accumulation autour de quelques centres, comme +l'ensemble des nébuleuses. La disposition des grands cirques, toutes les +fois qu'elle affecte une apparence systématique, est linéaire. Beaucoup +d'entre eux se disposent en séries à peu près continues et dont l'unité +d'origine est aussi certaine que celles des grandes arêtes du relief +terrestre. Les individus d'un même groupe accusent une analogie de +dimensions et de structure poussée parfois à un tel degré que de simples +associations par paires ne semblent pas pouvoir être fortuites, d'autant +moins que l'orientation de la ligne des centres se retrouve presque +toujours dans des sillons rectilignes de la même région. + +La liaison est moins aisée à mettre en évidence pour les petits +orifices, en raison même de leur grand nombre. Dans les parages où ils +fourmillent, on peut les associer en chaînes de diverses manières, dont +aucune ne s'impose à l'exclusion des autres. Mais certaines mers où les +orifices n'apparaissent qu'en petit nombre présentent des alignements +d'une extrême netteté et qui doivent, à ce titre, fixer l'attention. + +Il suffira, entre beaucoup d'exemples, de citer les suivants: + +1. _Walter_, _Regiomontanus_, _Purbach_ (I).--Série de grands cirques +contigus, polygonaux, dégradés, offrant chacun de fortes différences de +niveau. L'angle de position de la ligne des centres est 35°, ce qui +rattache ce groupe à la vallée d'Herschel et, plus généralement, aux +objets désignés en premier lieu dans les deux listes précédentes. + +2. _Aliacensis_, _Werner_, _Blanchinus_, _Lacaille_.--Série parallèle et +juxtaposée à la précédente, montrant dans ses deux derniers termes des +formes plus régulièrement circulaires et mieux conservées (II). + +3. _Blancanus_, _Scheiner_, _Röst_, _Schiller_.--L'angle de position de +cette chaîne est 50°. Des digues latérales ont entravé le développement +normal de tous ces cirques, surtout du dernier dont l'allongement est +exceptionnel (XVIII). + +4. _Wilson_, _Kircher_, _Bettinus_, _Zuchius_ (XXX).--Également +encaissés entre deux digues parallèles. Angle de position 45°. + +5. Manifestations éruptives variées sur une tangente commune intérieure +aux contours d'Almanon el d'Albufeda. Angle de position 50° (XX, XXV, +XXVI) (_fig. 45_). + +6. _Arzachel_, _Alphonse_, _Ptolémée_, _Herschel_.--Ligne des centres +sensiblement parallèle au méridien. Comme il arrive dans la plupart des +séries de l'hémisphère Sud, le cirque le plus austral est en même temps +le plus régulier et le plus profond (III, IX) (_fig. 43_). + +7. _Theon junior_, _Theon senior_, _de Morgan_, _Cayley_, _Jules César_ +(XXII).--Série suivant le méridien, discontinue, mais complétée par +plusieurs orifices anonymes. Elle embrasse un espace plus grand que les +précédentes, avec la même progression. + +8. _Furnerius_, _Petavius_, _Vendelinus_, _Langrenus_.--Ensemble de +cirques énormes et de puissant relief, sur un même méridien (XXI). + +9. Cinq petits orifices disposés sur un méridien, dans la partie +nord-est de la mer de la Sérénité (V, XXIII). + +10. Ligne blanchie, discontinue, allant de Licetus à Aliacensis, en +contournant Stöfler à l'Est (XXXVII). + +11. Autre ligne blanchie, discontinue, allant de Bacon à Pons, en +contournant Büsching à l'Ouest. Cette ligne, comme les cinq précédentes, +s'écarte peu d'un méridien. Elle est remarquable par son extraordinaire +longueur. Il semble que la formation du cirque Büsching a refoulé +quelque peu l'alignement éruptif sans lui faire perdre son caractère +(XXXVII). + +12. Nombreux orifices le long d'une tangente commune aux bords orientaux +de Lexell et de Regiomontanus (XIV). + +13. Alignement sur une tangente commune aux limites orientales de Hell +et de Pitatus. Ce trait et le précédent sont voisins et parallèles. +Angle de position 140° (XIV). + +14. _Rheita e._--Fosse allongée formée par jonction d'orifices (XXXI). +L'angle de position (150°) s'est déjà rencontré souvent dans les +cassures de la même région. Il y est aussi représenté par plusieurs +couples de grands cirques voisins et semblables, comme Snellius et +Stevinus, Metius et Fabricius. + + +D. _Enceintes quadrangulaires sans rupture, à rebord saillant._--Une +collection d'objets particulièrement intéressants au point de vue qui +nous occupe se rencontre dans le voisinage du pôle Nord. Les cirques y +sont assez rares et sont remplacés par des plaines que divisent et +encadrent de minces cordons saillants. Toutes ces plaines paraissent +être au même niveau et constituer la surface moyenne de la planète. Ce +sont les cordons qui semblent surajoutés, de manière à diviser, suivant +un plan géométrique, cette étendue uniforme. Cette structure est +aujourd'hui limitée à la région arctique. On trouve cependant, sur la +rive sud de la mer du Froid ou dans le quadrant sud-ouest quelques +objets qui semblent, comme Egede (V), des survivants ou des précurseurs +du même type. + +Les murs de séparation sont assez endommagés, souvent doubles et coupés +de brèches. Mais deux directions y dominent toujours, en sorte que les +plaines encadrées se rapprochent plus du losange que du cercle. Les +déformations considérables amenées dans cette région par la perspective +font qu'il est malaisé de préciser les déviations par rapport au losange +ou d'évaluer les angles de position. Nous citerons comme +particulièrement bien dessinés les objets suivants: + +1. J. Herschel (XI, LIII).--2. Goldschmidt (XXIII).--3. Gärtner (XXVIII, +XXXV).--4. Kane (XXXV).--5. Arnold (XXXV).--6. Peters (XXXV).--7. Méton +(XXXV, LII).--8. Euctemon (XXXV).--9. W.-C. Bond (XIII, XXIII). + +Le dernier exemple est instructif en ce qu'il nous conduit à envisager +les enceintes quadrangulaires comme des formes préliminaires de cirques, +frappées d'arrêt dans leur développement. Les orientations de W.-C. Bond +concordent avec celles d'Egede, avec les directions qui dominent dans +les Alpes, y compris la grande vallée, avec les sillons qui constituent +des cadres autour d'Eudoxe et de Platon. En comparant W.-C. Bond et +Eudoxe (V, XIII, XXV), on se convaincra bientôt que l'enceinte +quadrangulaire qui constitue le premier est l'analogue du cadre d'Eudoxe +et non du cirque lui-même, en sorte que nous avons dans la région +arctique de nombreux emplacements préparés pour des cirques futurs, mais +pour la plupart demeurés vides. Là où le cirque s'est développé, il est +quelquefois demeuré en deçà des limites qui lui étaient tracées. Mais, +le plus souvent, il les a remplies et dépassées, au point d'effacer et +de rendre méconnaissable le losange primitif. + +A notre avis, l'absence de liaison apparente entre les cordons saillants +et les plaines qu'ils entourent n'autorise pas à regarder les cordons +comme étant d'importation étrangère. Il est beaucoup plus probable que +chacun d'eux est le produit du sol qui le porte et qu'il s'est trouvé +mis en relief par suite de l'affaissement du centre de la case. C'est à +la submersion des parties centrales affaissées qu'est dû l'isolement des +cordons par rapport aux plaines adjacentes, de même que celui des +montagnes intérieures par rapport aux bourrelets des cirques. + + +E. _Tangentes aux remparts._--Nous avons groupé ici quelques objets qui +auraient pu figurer dans nos trois premières listes à cause de la +situation spéciale qu'ils occupent par rapport aux cirques. Des traits +rectilignes tangents aux remparts actuels s'accusent soit comme arêtes +en relief, soit comme rainures, soit comme traînées blanches avec des +recrudescences locales. Ces mêmes traits se distribuent, dans chaque +région, entre des orientations peu nombreuses, et cette condition, +incompatible en apparence avec la situation de tangente commune à +plusieurs enceintes, lui est au contraire souvent associée. Il est +commun de voir le contact s'effectuer non par un seul point, mais sur +une étendue plus ou moins grande. En pareil cas, c'est le cercle qui est +déformé et non le trait rectiligne. La déformation est soustractive, +c'est-à-dire que le contour circulaire, sans montrer de tendance à +rejoindre les traits dont il s'approche, est entamé par ceux qu'il +rencontre et entravé dans son développement normal. Les cirques alignés +admettent volontiers des tangentes communes orientées comme la ligne qui +joint leurs centres. + +On pourra se reporter, pour avoir la confirmation de ces remarques, aux +objets suivants énumérés à peu près dans l'ordre où croissent leurs +angles de position: + +1. Sillon touchant les bords occidentaux de Purbach, Regiomontanus, +Walter (I). + +2. Traits limitant Alphonse respectivement à l'Est et à l'Ouest. Ces +deux traits sont parallèles au précédent et à la veine médiane du cirque +(III, XXIII) (_fig. 43_). + +3. Digue saillante formant tangente commune intérieure à Heinsius et à +Wurzelbauer (XIV, XIX). + +4. Sillon formant tangente commune intérieure à Clavius et à Maginus +(XVII). Ce trait s'écarte peu, comme les trois précédents, de l'angle de +position 35°. + +5. Tangente commune aux remparts est de Maginus, Street et Tycho (VII) +(_fig. 47_). + +6. Sillon profond sur le trajet d'une tangente commune intérieure aux +remparts d'Albategnius et de Halley (III, XXVI). + +7. Longue coupure isolant le rempart d'Archimède du massif montagneux +situé plus au Sud (XXXIV). + +8. Sillon dessinant une tangente commune intérieure à Aristillus et +Autolycus (V, X, XXXIV). + +9. Vague saillante, à crête blanchie, suivant une tangente commune +intérieure à Kane et à Démocrite et se prolongeant au delà de celui-ci +(XXVIII). + +Pour les objets énumérés de 5 à 9, l'angle de position se tient aux +environs de 40°. + +10. Sillon limitant à la fois les remparts ouest de Clavius et de +Longomontanus (VII) (_fig. 47_). + +11. Digue tangente au rempart est de Capuanus (VIII). + +12. Bord de plateau tangent au rempart ouest de Campanus (VIII). + +13. Digue touchant les bords méridionaux de Tycho et de Heinsius. Elle +se prolonge au delà de Heinsius, dont elle a entravé l'expansion normale +(XVIII). + +14. Ligne tangente à Albategnius et à Ptolémée, du côté nord, et à +Herschel du côté sud (III, XXVI). Elle est signalée par un chapelet +d'orifices. L'angle de position, qui se tenait, pour les quatre objets +précédents, entre 45° et 50°, passe ici à 70° (_fig. 43_). + +15. Grande cassure limitant Delambre au Nord-Ouest (XXII). + +16. Sillon formant tangente commune au Nord aux remparts de Delambre et +d'Hypatie. + +Ces deux derniers traits, voisins de la fissure déjà citée de Sabine, +ont comme elle pour angle de position 70°. + +17. Arête blanchie formant tangente commune aux côtés nord de Démocrite, +Thalès, Strabon. Cette arête a contrarié le développement normal de +Démocrite. Angle de position 90°. + +18. Digues encadrant, au Nord et au Sud, le bourrelet de Tycho. Angle de +position 130° (VII). + +19. Crête formant tangente commune à Hipparque, Albategnius, Ptolémée. +Angle de position 130° (IV, XXIII) (_fig. 43_). + +20. Sillon tangent au bord ouest de Barocius et entamant Clairaut. Angle +de position 140° (XVII). + +21. Sillon tangent au bord ouest de Maurolycus et entamant Barocius. +Angle de position 140° (XVII). + +22. Chaîne formant tangente commune intérieure à Borda et à Cook (XXI). + +23. Chaîne dessinant une tangente commune intérieure à Santbech et à +Colombo (XXI, XXVII). + +24. Prolongement du bord oriental de Stevinus (XII). L'angle de position +de ce trait, comme des deux précédents, est de 160°. + +25. Digue touchant les limites ouest de Vendelinus C et de Langrenus et +dépassant, au Nord comme au Sud, les limites indiquées (XXI, XXXVIII). + +26. Deux digues parallèles encadrant Messala et se prolongeant au Nord +(XXIX). + +27. Chaîne tangente au bord ouest de Gassendi (XXX) (_fig. 50_). + +28. Tangente commune aux remparts ouest d'Arzachel et d'Alphonse (III, +IX). Ce trait, comme les trois précédents, suit le méridien (_fig. 43_). + +29. Chaîne prolongeant le bord oriental de Furnerius (XII). Angle de +position 10°. + +30. Chaîne prolongeant le bord oriental de Véga (XII). Angle de position +10°. + +Un catalogue plus complet ferait ressortir, dans la série des angles de +position, des lacunes bien marquées, dont la plus étendue paraît tomber +entre 90° et 130°. + + +F. _Cirques anguleux._--La présence de digues ou de sillons tangents aux +remparts des cirques amène dans le contour de ceux-ci des déformations +systématiques, visibles surtout au voisinage du terminateur. Ces +déformations affectent peu les cirques petits et modernes, beaucoup plus +les enceintes vastes, hétérogènes et jouant un rôle passif en cas de +conflit. + +Dans une région où un seul système de traits parallèles prédomine +nettement, les bourrelets circulaires sont simplement tronqués par +suppression d'un segment et s'arrêtent à la rencontre des traits, +presque toujours constitués par des digues saillantes. Nous +mentionnerons, comme exemples de cette structure, Heinsius (VII), +Lacaille et Faye (XX), la plupart des cirques de l'entourage de Tycho +(XVIII) (_fig. 47_), de nombreux orifices entre Licetus et Maginus +(XVII). Les digues limites, dans ce dernier cas, sont parallèles à la +ligne des centres de Licetus et de Clavius. + +Lorsque deux systèmes associés prennent une importance à peu près égale, +on observe des formes de passage du cercle au parallélogramme et, parmi +les parallélogrammes, le losange domine, comme si les bandes intéressées +par une intumescence devaient offrir, dans les deux systèmes, des +largeurs égales. + +Quand deux cirques voisins sont limités à un même trait, il y a souvent +égalité approximative dans les dimensions, dans les distances des +centres à la limite commune, et par suite aussi, dans les angles. Mais +il n'est pas rare que la similitude soit réalisée avec des dimensions +très différentes. + +On pourra noter, comme losanges bien formés, Egede (V), Gruemberger +(XVIII); comme distinctement quadrangulaires: la grande enceinte +comprenant Hell et Lexell (I), Pontanus (II, XXV), Cléomède (XXIX); +comme pentagonale, l'enceinte située à l'est de Burg et formant la +partie la plus déprimée du lac de la Mort (XXVIII); comme hexagonaux: +Ptolémée, Alphonse (III, XXIII), Albategnius (III, IV, XXIII), Rhætius +(IV), Janssen (XXIV) (_fig. 39_), la mer des Crises (XXI, XXVII, XLI) +(_fig. 32_); comme exemples de similitude: Aristote, Egede (V, XIII), +Cyrille, Tacite (XXV, XXXI), Ptolémée, Réaumur, Alphonse (XXXIII), +Eudoxe, Theætetus (XIII), le groupe Walter, Aliacensis, Regiomontanus, +Purbach, Nonius, Blanchinus (I, II, XXV). Il y a, dans ces six derniers +cirques, accord général pour l'orientation des côtés rectilignes. + +On trouve enfin des cirques irrégulièrement anguleux, où se reconnaît la +réalisation successive de deux plans différents. La nouvelle enceinte, +orientée autrement que l'ancienne, s'est à peu près superposée à +celle-ci, dont une partie notable a été respectée. De ce nombre sont +Gauricus, Tycho, Maginus (VII), Clavius (VII, XVIII) (_fig. 47_), +Campanus (VIII), Calippus (XIII), plusieurs formations anonymes entre +Godin et Hind (IV), des bourrelets de faible relief englobés dans Atlas, +Hercule, Endymion, Posidonius, Aristote, Eudoxe (XXXV), Gassendi (XL) +(_fig. 50, 51_). + + +G. _Cirques encadrés._--Les digues et sillons rectilignes d'une même +région peuvent être associés de diverses manières pour former des +polygones convexes. Certaines de ces associations semblent +particulièrement voulues et soulignées par la nature. Ce cas se présente +quand le polygone circonscrit à peu de distance un effondrement +nettement limité. L'excavation s'étend par une série de ruptures dont +les gradins intérieurs des cirques sont les témoins. + +Quand les sillons qui entourent un cirque se rattachent à deux systèmes +équidistants et forment par suite des losanges, le contour du cirque +arrive à toucher en même temps les quatre côtés du losange. Mais, quand +l'équidistance n'a plus lieu, l'inscription d'un cercle dans le +quadrilatère cesse d'être possible. La cassure s'arrête aux premiers +côtés qu'elle rencontre, tend à se développer vers les autres, et la +régularité du contour est altérée. + +Enfin la rencontre du dernier côté n'impose pas nécessairement un arrêt +au développement du cirque. Celui-ci peut s'étendre encore et excéder +son cadre. Il est instructif de remarquer, en pareil cas, que le sillon +dépassé peut demeurer visible à l'intérieur du cirque aussi bien qu'au +dehors, au delà des intersections avec les sillons conjugués. Cette +circonstance montre que l'expansion du cirque s'est accomplie avec une +certaine lenteur, sans entraîner la destruction complète du relief +préexistant. Il n'est donc pas admissible que l'excavation, dans ses +limites actuelles, corresponde à une empreinte de projectile ou à une +portion d'écorce ramenée à l'état de fusion. + +Il arrive assez souvent que, dans son état d'extension actuelle, le +cirque n'atteint aucune des limites du cadre, mais la relation des deux +formes est manifestée par la coïncidence approchée de leurs centres. Le +périmètre du cirque est toujours défini par l'affaissement de +l'intérieur, celui du cadre l'est le plus souvent par un léger excès +d'altitude relativement aux plateaux voisins. Presque toujours le cirque +a des limites mieux arrêtées que le socle qui le porte, et celui-ci a +plus ou moins perdu sa forme quadrangulaire par suite de l'usure et de +la démolition des angles. Cet état de ruine peut aller jusqu'à ne +laisser en relief que le bourrelet circulaire. Mais, chaque fois que les +frontières du socle sont restées visibles, elles coïncident en direction +avec des parties rectilignes du contour des mers ou des cirques voisins. +Le socle apparaît ainsi comme le précurseur du cirque et comme +subordonné plus étroitement que lui à la structure générale de la +région. + +On peut prendre comme exemples de bassins ayant respecté leurs cadres +les objets suivants: + +Aliacensis, Werner (II), W.-C. Bond (XXIII), Riccius (XXV), Eudoxe (V, +XIII, XXXV), Petavius (XII, XXI, XXXVIII) (_fig. 41_). + +D'autres appellent des remarques particulières. Ainsi, pour Albategnius +(III, IV) et Arzachel (III), les côtés des cadres sont parallèles. Sacro +Bosco, Pons et Fermat (XXV) sont englobés dans une même enceinte +quadrangulaire dont un côté forme la ligne de faîte des monts Altaï. +Pour Tycho (VII), le cadre embrasse un espace beaucoup plus étendu que +le bourrelet et limité par des digues saillantes. Tout l'espace +intermédiaire a éprouvé un affaissement relatif. Maginus (XVII) est +confiné dans un angle du cadre, dont les côtés les plus apparents sont +parallèles à la ligne Licetus-Clavius. Il le remplit au Sud et à l'Est, +mais laisse un espace libre au Nord et à l'Ouest. Les mers du Nectar +(XXVII) (_fig. 33_) et de la Fécondité (XXXVIII) sont comprises dans de +vastes losanges. La bordure montagneuse de la mer des Crises (XXI, +XXVIII, XXIX) (_fig. 32_) est sectionnée par des sillons rectilignes, +parallèles aux limites de la plaine. Aristarque (_fig. 48_) s'appuie à +l'Est sur un grand parallélogramme, distingué de la mer par une teinte +plus sombre. + +Voici maintenant quelques exemples de cirques qui ont dépassé un ou +plusieurs côtés de leurs cadres primitifs sans les faire entièrement +disparaître: + +1. Clavius (VII). On distingue très bien des digues parallèles, mais +discordantes, qui ont successivement servi de limites (_fig. 47_). + +2. Pitatus et Wurzelbauer (XIV, XIX). + +3. Scheiner (XVIII). Le cirque est inscrit dans un losange qu'il ne +remplit pas du côté de l'Est. Il est, au contraire, traversé, dans sa +partie ouest, par un sillon qui complète l'encadrement. + +4. Delaunay (XX) est compris dans un losange qui a fortement entravé son +développement régulier, tout en déformant aussi les enceintes voisines +de Lacaille et de Faye. + +5. Platon (XXXIV). Le cirque s'est développé avec une régularité +parfaite, tout en excédant son cadre au Nord et à l'Ouest (_fig. 40_). + +Enfin, la survivance d'un socle quadrangulaire légèrement saillant se +vérifie autour de Copernic (IX) (_fig. 38_), Taruntius (XXI), Apianus +(XXV), Delambre (XXVI, XXXII), Alfraganus (XXVI), Théophile (XXVII) +(_fig. 31_), Pline (XXXII). + + +H. _Massifs partagés en cases._--Une portion d'écorce lunaire, +distinguée de la région environnante par une altitude un peu supérieure +et limitée par des lignes de relief parallèles, n'est pas toujours le +lieu d'élection d'un cirque développé autour du même centre. Il peut se +faire que la case ainsi définie renferme deux ou plusieurs cirques +d'importance à peu près égale ou qu'il ne s'y montre aucun cirque +réellement notable. Les massifs montagneux les mieux dessinés de la +Lune, qui sont des régions pauvres en cirques, sont ainsi divisés en +compartiments et, pour chacun de ces compartiments, le centre présente, +relativement aux bords, une dépression faible, sans limites précises. + +Nous citerons comme témoins de cette structure, presque toujours mal +conservée et remontant, par suite, à une période ancienne, les objets +suivants: + +1. Bloc formant à Théophile et à Cyrille un socle quadrangulaire commun +(XXXII). + +2. Massif quadrangulaire comprenant Alfraganus et Taylor (XXXII). + +3. Plateau renfermant Agrippa, Godin, Rhæticus (IV). + +4. Groupe terminal des Apennins vers le Nord (V, X, XXII) (_fig. 36_). + +5. Massif étendu terminant les Apennins vers le Sud (XXXIV). + +6. Bloc central des Apennins, à peu près rectangulaire, montrant bien la +supériorité d'altitude des bords par rapport au centre (XXIII, XXXIV) +(_fig. 36_). + +7. Massif principal des Alpes, entre Cassini et la grande vallée (V, +XIII, XXIII) (_fig. 37_). + +8. Bloc situé entre Ramsden et Hippalus (VIII) (_fig. 49_). + +9. Plateau rectangulaire situé entre Jules César et Ménélas (XXII). + +10. Plateau de Censorinus, entre les mers de la Tranquillité et de la +Fécondité (XXVII, XXXII). + +11. Massif de Vitruve, possédant un périmètre quadrangulaire ébréché au +Sud (XXVII). + +12. Pâté montagneux en losange, entre Campanus et Vitello (XL). + +13. Grand plateau en losange, englobant Eudoxe et son socle (XXXV). + +Les objets que nous venons d'énumérer sont tous assez éloignés des bords +du disque. En effet, les limites des compartiments sont, en raison de +leur faible relief et de leur état de dégradation, difficiles à +reconnaître sous une incidence rasante. Néanmoins, une fois l'attention +attirée sur ce point, on se convaincra bientôt que le centre du disque +n'est nullement privilégié sous ce rapport. + + + +CHAPITRE XIV. + +TÉMOIGNAGE APPORTÉ PAR LA LUNE DANS LE PROBLÈME +DE L'ÉVOLUTION DES PLANÈTES. + + +_Les lois du réseau rectiligne._--L'inspection qui vient d'être faite +confirme une règle, _a priori_ vraisemblable, et à laquelle conduit +aussi tout essai de classification des cirques: la physionomie des +orifices lunaires est subordonnée à la constitution de l'écorce aux +dépens de laquelle ils ont été formés, et celle-ci s'est modifiée avec +le temps dans le sens d'un accroissement progressif d'épaisseur et de +résistance. + +Les orifices régulièrement circulaires, aux flancs raides, très creux en +proportion de leur diamètre, sont formés aux dépens d'une croûte +épaisse. Ils sont modernes et en général bien conservés. + +Les bassins polygonaux, comportant des inclinaisons plus douces, +accusent des différences de niveau plus faibles, en rapport avec la +moindre épaisseur des fragments solides mis en jeu. Ils sont anciens, +attaqués par diverses causes de ruine, et notamment par la superfétation +de cirques plus récents. + +L'examen des sillons et des blocs montagneux nous met en présence d'une +période plus reculée encore, celle où les mouvements du sol lunaire, +dans le sens vertical, portaient à la fois sur des compartiments bien +plus étendus que les cirques et même que les mers actuelles. Les limites +de ces fragments avaient des courbures comparables à celles du globe +lunaire lui-même, et nous pouvons, au point de vue de leur influence sur +les formations ultérieures, considérer ces limites comme rectilignes. +C'est ainsi, pour prendre un exemple familier aux géographes, que les +Cartes des courants généraux de l'atmosphère et de l'Océan présentent un +dessin bien plus ample, bien plus largement tracé que le relief des +continents. + +Les faits rassemblés dans le Chapitre précédent nous semblent assez +nombreux, assez concordants pour autoriser les conclusions suivantes: + +La croûte solide de la Lune, à l'époque la plus ancienne où nous +puissions remonter, a été constituée, dans toutes ses parties, par un +assemblage de cases polygonales juxtaposées et imparfaitement soudées. + +Ces cases ont pour forme élémentaire le losange. Leur constitution tient +à l'existence simultanée, dans une même région de la Lune, de deux +systèmes principaux de sillons ou de rides. Les sillons d'un même +système sont à peu près parallèles et équidistants. + +La troncature des angles aigus des losanges fait apparaître assez +souvent des hexagones, plus rarement des pentagones. Ce phénomène révèle +la superposition, aux deux systèmes principaux de sillons parallèles, +d'un troisième système sensiblement incliné sur les deux premiers. + +Dans les deux systèmes principaux d'une même région, l'équidistance des +rides est à peu près la même, en sorte que le rapport des dimensions +linéaires d'une même case tombe généralement aux environs des nombres 1, +2 ou 1/2. + +L'angle aigu des deux systèmes principaux d'une même région surpasse +presque toujours 60°, si l'on tient compte de la déformation par la +perspective, et peut approcher de 90°. + +L'orientation des deux systèmes principaux, par rapport au méridien, +varie lentement avec la longitude. Dans la partie centrale du disque, +les deux systèmes sont notablement inclinés sur le méridien. Près des +bords, l'un des deux systèmes tend à devenir parallèle au méridien. + +La frontière commune de deux cases adjacentes constitue, dans la +majorité des cas, une digue en relief. Il arrive aussi, moins +fréquemment, que cette frontière est formée par une rainure discontinue; +elle peut enfin être simplement une ligne faible de l'écorce, sur +laquelle la présence de traînées blanches et de petits orifices +réguliers trahit des manifestations éruptives. + +Deux cases adjacentes ont pu éprouver, l'une par rapport à l'autre, un +certain jeu horizontal, amenant une discordance entre les diverses +parties d'un même sillon. Ce jeu s'effectue par arrachement plutôt que +par plissement, par traction plutôt que par poussée. Il est rare qu'une +différence de niveau notable se soit établie entre une case et +l'ensemble de ses voisines. + +La formation du réseau, dans son ensemble, remonte à une époque où la +Lune n'avait qu'une mince écorce solide, en sorte qu'il ne pouvait s'y +créer de différences d'altitude importantes. + +Le réseau rectiligne ne subsiste nulle part dans son état initial; les +principales circonstances qui ont amené sa disparition ou son effacement +partiel dans la croûte épaissie paraissent être: + +1° Des mouvements tangentiels importants, affectant à la fois un grand +nombre de compartiments soudés et déterminant des ruptures suivant des +lignes irrégulières, en discordance avec celles du réseau primitif; + +2° Une période volcanique très longue et très générale, amenant des +alternatives d'intumescence et d'affaissement dans l'étendue d'une même +case ou de plusieurs cases adjacentes, et aboutissant au sectionnement +de l'écorce suivant des cercles de faible rayon; + +3° L'envahissement par des nappes liquides de vastes régions affaissées. + + +_Influence du réseau rectiligne sur les formations plus récentes._--Tout +en succombant dans cette lutte, bien des fois séculaire, le réseau +rectiligne a laissé des vestiges si nombreux et si clairement +coordonnés, que nous sommes autorisés à conclure à son universalité dans +un passé lointain. Il a exercé une influence passive, mais encore +reconnaissable sur la structure et la délimitation des masses +montagneuses, sur l'alignement, la distribution et le contour des +cirques, sur la forme même des mers. Il s'en est produit des rééditions +affaiblies sur divers points où l'épanchement de grandes masses liquides +avait reconstitué momentanément, sur une échelle moindre, des conditions +analogues à celles de la planète fluide. + +Dans les régions où la multiplication excessive des orifices modernes a +fait disparaître les sillons primitifs, ceux-ci manifestent leur +existence ancienne par des chaînes de cirques orientées suivant +certaines directions préférées. On conçoit, en effet, que le +sectionnement préalable de l'écorce en bandes offrira, sur certaines +lignes, une issue plus facile aux forces intérieures. Il en résultera +que des bassins à peu près contemporains et de même dimension se +présenteront par séries. Veut-on, au contraire, faire déterminer +l'emplacement des cirques par des chocs d'origine externe, une telle +distribution apparaît comme dénuée de toute probabilité. + +Les cases contiguës sont séparées, soit par des sillons en creux, soit +par des digues en relief. Le premier mode de division domine dans les +massifs montagneux de la région équatoriale, le second dans la région +arctique. L'un et l'autre apparaissent comme passifs vis-à-vis des mers +ou des cirques, mais c'est la forme saillante qui a opposé l'obstacle le +plus efficace à l'expansion des bassins circulaires. Quand cette +expansion l'emporte, la partie englobée du sillon rectiligne n'est pas +fatalement condamnée à disparaître. Elle s'affaisse plus ou moins à +l'intérieur du cirque et forme palier intermédiaire entre la plaine +intérieure et le plateau. Les mêmes orientations, en très petit nombre, +se retrouvent dans le contour polygonal du cirque, dans ses terrasses +intérieures, dans les sillons qui l'encadrent à distance. Ce ne serait +pas le cas si, comme l'a pensé le professeur Suess, le cirque entier +représentait une portion de croûte ramenée à l'état liquide par un flux +de chaleur interne. + +L'indépendance de la plupart des sillons par rapport au relief des +régions traversées, le plan large et régulier qui préside à leurs +directions, montrent qu'ils sont le produit de causes anciennes et +profondes. Il en est de même des grandes fissures tracées en plaine, +comme celles d'Ariadæus, d'Hyginus, de Triesnecker. Elles présentent des +portions rectilignes et parallèles, séparées par des coudes très nets. +Leur orientation, en concordance avec la structure générale de la +région, se retrouve à peu de distance dans les contours polygonaux +d'Agrippa, de Godin, de Rhæticus, de la mer des Vapeurs. Donc ces +fissures, bien que tracées à travers la surface unie d'une nappe +solidifiée, ne sont point le résultat de l'action de la pesanteur sur +cette nappe. Leur présence révèle le jeu invisible des compartiments +submergés. Elle décèle des efforts de traction, exercés au cours même de +la période volcanique sur des fragments étendus de l'écorce +sous-jacente. La même remarque s'applique au Mur Droit, rattaché par sa +direction au même groupe que la veine médiane d'Alphonse, aux veines de +la mer du Froid, parallèles aux limites du massif des Alpes, à la +crevasse médiane de Petavius, parallèle à deux côtés du cadre extérieur +(_fig. 41_). + +Par contre, on est fondé à parler d'un sectionnement rectiligne à la +fois récent et superficiel, à propos des enceintes secondaires qui se +sont formées à l'intérieur de Gassendi, d'Atlas, de Posidonius, +d'Hercule. Leur dessin anguleux est une réédition locale et affaiblie +d'un état de choses autrefois général (_fig. 50, 51_). + + +_De l'origine du réseau rectiligne._--D'après l'ensemble des faits +astronomiques et géologiques, la Terre a traversé trois grandes phases +nettement différentes: une période de fluidité totale, une période de +solidification superficielle, une période aqueuse. Dans cette dernière +phase, la constitution et l'aspect du sol sont principalement déterminés +par l'eau qui le recouvre ou s'y précipite. Presque toutes les causes +que nous voyons à l'oeuvre aujourd'hui en dérivent et tendent à effacer +le relief. + +Sur la Lune l'eau fait défaut actuellement et elle n'a pas laissé de +traces d'une intervention active dans le passé. La nappe océanique et la +couverture sédimentaire sont absentes. Il suit de là que la Lune est +particulièrement propre à nous apprendre comment la solidification s'est +accomplie et comment s'est effectué le passage de la première période à +la seconde. + +Plus petit, notre satellite a évolué plus vite: mais depuis longtemps +déjà la permanence y règne à un tel degré que les traits les mieux +visibles de la surface lunaire peuvent être comparables, par leur âge, +aux plus anciens accidents du sol terrestre. La dernière période de +destruction traversée a été celle de la formation des cirques. Ses +ravages n'ont pas été tels que l'état immédiatement antérieur ne puisse +être reconstitué avec une probabilité très élevée. + +Il y a eu, dans notre opinion, une époque où tous les accidents de la +surface de la Lune se partageaient entre deux types: le type arctique, +plaines quadrangulaires encadrées de cordons saillants (_fig. 46_), le +type équatorial formé de losanges assemblés, sans dépression notable du +centre des cases. Il est facile d'imaginer la transition de l'un à +l'autre, en supposant que les cordons perdent graduellement leur relief +et se transforment en sillons irréguliers. Le problème consiste +maintenant à expliquer comment l'une ou l'autre de ces formes a pu +dériver de l'état initial le plus vraisemblable, par le jeu régulier des +lois physiques. + +Les planètes et leurs satellites ont commencé par être fluides dans +toute leur masse. Leur forme sphérique le démontre et jamais, +croyons-nous, une contestation sérieuse ne s'est élevée sur ce point. +Tant que cet état persiste, la surface de la planète, constamment +renouvelée, dissipe dans l'espace une quantité de chaleur bien +supérieure à celle qui est reçue du Soleil. C'est à la surface que se +produit le refroidissement le plus actif et que les scories doivent se +former tout d'abord. + +Que deviennent les îlots ainsi constitués? Ici, la divergence des +théories se manifeste. Les uns (Lord Kelvin, MM. King et Barus, etc.) +veulent que les particules solidifiées plongent à l'intérieur, où elles +reprennent bientôt l'état liquide sous l'influence d'une température +plus haute. Ainsi s'effectue un brassage prolongé qui tend à établir +dans toute la masse une température à peu près uniforme à un moment +donné, mais décroissante avec le temps. Pour nombre de substances, la +compression favorise le passage à l'état solide. C'est donc au centre, +où les pressions sont plus fortes, que la solidification commence, pour +se propager ensuite vers la surface. Dans ce système, la Lune est +totalement solidifiée; la Terre l'est aussi, sauf des poches de lave +relativement insignifiantes, qui donnent lieu aux éruptions volcaniques. + +La thèse opposée, plus en faveur près des géologues (Suess, de +Lapparent, Sacco, etc.), admet que, dans l'état de fluidité, les +matériaux se sont disposés par ordre de densité croissante, en allant de +la surface au centre. Les substances peu denses sont ainsi les plus +exposées au refroidissement. Plusieurs d'entre elles, à l'exemple de +l'eau, se dilatent par la solidification. Elles vont donc former une +croûte solide graduellement épaissie. Le retour à l'état liquide sera +pour elles une rare exception, bien que la partie fluide doive +prédominer longtemps encore par sa masse. La conductibilité des roches +pour la chaleur est, en effet, si faible que la solidification totale +d'une planète, par l'extérieur, semble devoir réclamer autant ou plus de +temps que l'extinction du Soleil. + +Nous avons indiqué, au Chapitre VII de ce Livre, diverses raisons qui +tendent à faire limiter à un petit nombre de myriamètres l'épaisseur de +la croûte terrestre, c'est-à-dire de la couche où la rigidité des +matériaux s'oppose aux courants de convection. La Lune fournit à l'appui +de la même thèse des arguments d'un autre ordre, mais qui sont bien loin +d'être négligeables. + +Les traits anciens du relief lunaire rentrent dans un plan mieux défini +et plus régulier que celui des chaînes de montagnes terrestres. Nous y +trouvons comme élément essentiel des fractures disposées en séries +parallèles, avec de faibles dénivellations. L'intervalle de deux +fractures consécutives n'est jamais qu'une petite fraction du rayon +lunaire. Là où cette structure s'efface, on voit sans peine que sa +disparition est due à des éruptions volcaniques ou à d'abondants +épanchements liquides qui ont nivelé la surface. + +Cette figure est précisément celle que nous devons nous attendre à +rencontrer dans l'hypothèse d'une écorce mince et non malléable. Quand +la variation des forces extérieures tend à imposer à la masse fluide une +nouvelle figure d'équilibre, satisfaction est donnée à cette tendance +par la formation de crevasses successives rendant possible la flexion de +l'écorce, ainsi qu'on peut l'observer sur les glaciers. Si la flexion +ainsi réalisée n'est pas suffisante, le liquide intérieur comprimé +déborde par les crevasses et les oblitère. L'intervalle d'une fissure à +l'autre sera du même ordre que l'épaisseur de la croûte et variera dans +le même sens. Entre les deux lèvres d'une même fissure, la différence de +niveau sera toujours moindre que l'épaisseur de la croûte, car elle ne +saurait lui devenir égale sans que le fragment inférieur ne soit inondé. +Ce n'est plus alors un sillon que l'on observe, mais une terrasse, comme +celles dont le Mur Droit nous offre l'exemple le plus net. + +Avec le temps, les nappes épanchées se figent, l'épaisseur de la croûte +augmente, les ruptures deviennent plus rares et plus espacées, mais +aussi peuvent donner lieu à des inégalités plus fortes. Enfin, l'écorce +devient tellement résistante qu'elle ne cède plus qu'accidentellement +sur des points faibles, où se forment des cheminées volcaniques. Il +semble aujourd'hui que l'ère des conflits soit close. Nous ne voyons +plus sur la Lune aucune nappe liquide qui trahisse un épanchement +récent, ni même aucun espace un peu notable qui n'ait reçu et gardé des +dépôts éruptifs. + +Les choses se passeront tout autrement dans la théorie de Lord Kelvin, +qui fait croître le noyau solide à partir du centre. Cet accroissement +s'effectue grain par grain, avec lenteur et régularité, comme celui dont +les couches stratifiées de l'écorce terrestre sont le résultat. Toute la +masse acquiert une température presque uniforme, voisine du point de +solidification. Tant que la nappe liquide est assez abondante pour +couvrir toute la surface, elle se dispose à chaque instant suivant les +exigences de l'isostase. On n'aperçoit aucun motif pour que la figure du +noyau s'écarte d'une surface de niveau répondant à la valeur moyenne de +la pesanteur, c'est-à-dire d'un sphéroïde très uni. + +A la vérité, la nappe liquide, diminuant toujours, laissera émerger des +portions d'abord très petites, puis de plus en plus grandes de ce noyau +solide. Mais quelle cause invoquera-t-on pour faire naître, soit sur les +îlots, soit sur les continents, un relief brusque et accidenté? Ce ne +sera point la réaction du liquide intérieur, que la théorie a justement +pour objet de supprimer. Ce ne sera pas davantage l'érosion, puisque les +bassins lunaires n'ont nulle part le caractère de vallées ouvertes. La +contraction par refroidissement, déjà trouvée à peine suffisante dans la +première théorie pour expliquer le relief terrestre, nous échappe ici, +puisque la période antérieure a eu pour effet nécessaire d'amener le +globe entier à une température uniforme et médiocrement élevée, celle de +la solidification des minéraux. + +Reste, pour expliquer le relief lunaire, l'action des forces extérieures +émanant du Soleil ou de la Terre. Il est clair que ces forces, agissant +sur toutes les particules du globe solide, varient d'une manière lente +et continue. Si la limite de résistance est dépassée, la déformation +s'accomplira par voie de fissures et de glissements intéressant toute la +masse du globe et non pas seulement des écailles superficielles. Nous +n'avons aucune chance de voir apparaître une agglomération dense de +montagnes abruptes et de vallées profondes. + +Enfin, si l'on admet que la solidification porte en dernier lieu sur une +mince couche superficielle, on ne voit pas à quel réservoir +s'alimenteront les nombreuses et abondantes éruptions volcaniques dont +la Lune a été le théâtre. On ne s'explique pas la présence de ces nappes +unies qui couvrent le fond des mers et des cirques et qui attestent des +solidifications lentement opérées, à des niveaux qui diffèrent de +plusieurs milliers de mètres. + +Que l'on envisage, au contraire, la réaction d'une grande masse fluide +sur une écorce relativement mince et hétérogène, la température peut +monter vers le centre à des chiffres très élevés, la contraction par +refroidissement reprend le rôle principal dans l'établissement du +relief, les inégalités locales de la croûte n'ont plus d'autre limite +que son épaisseur, l'alimentation ultérieure des volcans est largement +assurée; l'élément périodique que les marées introduisent dans la +déformation fait apparaître comme probable la prédominance de deux +directions principales dans l'alignement des cassures. + + +_Divergence dans les modes d'évolution respectifs de la Terre et de la +Lune. Conclusion._--Tout ce qui précède nous conduit à regarder la +surface solide comme formée au début par la jonction de bancs assez +minces de scories flottantes. On ne voit pas qu'une différence notable +doive être établie à cet égard entre les deux planètes. + +Cette croûte mince, fragile, peu cohérente, subira des vicissitudes plus +fortes sur la Lune, en raison de l'ampleur des marées que l'attraction +de la Terre y provoque. Le fluide interne, encore peu comprimé et +presque toujours libre de ses mouvements, s'enflera périodiquement. Deux +séries de cassures apparaîtront, les unes parallèles au front de l'onde +de marée, les autres suivant la direction des courants principaux que +ces marées déterminent. + +Sous cette double sollicitation, l'écorce se partage en cases +quadrangulaires, dont les frontières forment des cicatrices +alternativement ouvertes et refermées. Le tracé de ces frontières est +ample, voisin d'un grand cercle, comme celui des ondes de marée quand +elles trouvent peu de résistance. La croûte solide gagne en épaisseur +par l'action du refroidissement et surtout par la solidification des +nappes épanchées. Elle exerce une pression croissante sur le fluide +intérieur, l'amène à l'état visqueux et rend ses déplacements plus +difficiles. En même temps les marées tendent à s'éteindre, à mesure que +l'égalité s'établit entre les durées de rotation et de révolution de la +Lune. La période de formation des crevasses apparaît donc comme limitée. +Il semble, en fait, qu'elle était déjà sur son déclin quand la période +volcanique s'est ouverte. Très peu de cirques se montrent partagés en +deux par une fissure. Très peu de sillons anciens, dépendant d'un +système rhombique, ont échappé à une destruction partielle par les +dépôts éruptifs. Les seules crevasses restées nettes et fraîches sont +celles qui sont tracées en plaine à travers des épanchements récents. +Elles semblent toutefois révéler les mouvements tardifs des +compartiments submergés, dont elles reproduisent les orientations. + +La Terre a traversé, cela n'est guère douteux, une transformation +analogue, moins active en raison de l'ampleur moindre des marées, plus +prolongée en raison de la marche lente du refroidissement. Le +sectionnement de l'écorce a dû suivre, quelque temps au moins, la même +marche, mais les cases primitives ont été plus effacées sur la Terre, à +la suite de la formation des nappes océaniques et sédimentaires, +qu'elles ne l'ont été sur la Lune par les éruptions volcaniques. La +prédominance de deux directions principales a cependant laissé sur notre +globe des traces nombreuses, par exemple le contour anguleux des +plateaux archéens, la terminaison des continents en pointe vers le Sud, +le parallélisme des rivages de l'Atlantique, la similitude de l'Amérique +du Sud et de l'Afrique, les coudes brusques des grandes vallées et des +lignes de faîte en pays de montagnes, la succession des failles en +séries parallèles. Il y a là des indices concordants d'une structure +indépendante des dépôts stratifiés, antérieure à leur formation, établie +sur un plan plus géométrique et plus large. + +Le sectionnement de l'écorce en cases n'a été que le point de départ +d'une nouvelle série de déformations. La première écorce cohérente +correspond à une figure d'équilibre relatif actuelle. Cette figure se +modifie, avec le temps, sous l'influence de causes diverses: changement +dans la position des pôles, variation de la vitesse angulaire et, par +suite, du régime des marées, contraction du globe entier par +refroidissement. + +Si nous savions quelle a été la série des positions occupées par les +pôles de la Lune, par quelles valeurs a passé la vitesse angulaire, nous +serions à même d'évaluer, d'une manière approximative, l'effet des deux +premières causes. Mais toutes les hypothèses que l'on peut faire à ce +sujet sont très hasardées. Il y a seulement lieu de penser, d'après +l'abondance plus grande des nappes épanchées dans la région équatoriale, +qu'il y a eu, avant la dessiccation définitive, augmentation de la +vitesse angulaire et allongement du demi-axe tourné vers la Terre. Ces +deux effets sont d'ailleurs indiqués comme probables par la théorie; +mais, d'après la sphéricité actuelle de la Lune, ils ne semblent pas +avoir été très intenses. + +Au contraire, en ce qui concerne la contraction par refroidissement, +nous ne pouvons douter qu'elle n'ait agi. Plus sûrement encore que pour +la Terre, elle a été le facteur principal de déformation, car +l'hétérogénéité de la croûte, le poids des sédiments, invoqués comme +causes additionnelles pour suppléer à l'insuffisance présumée de la +contraction, n'interviennent ici que dans une mesure très réduite. Mais +la contraction entraînera, dans les deux cas, des conséquences fort +différentes. + +L'écorce terrestre, obligée par son poids de demeurer appliquée sur un +noyau qui s'amoindrit, forme des séries de plis parallèles, +reconnaissables dans le relief extérieur de plusieurs contrées, très +apparents dans la disposition onduleuse des couches stratifiées et +intéressant même les roches primitives. Ainsi, quand deux fragments +contigus de l'écorce sont pressés l'un contre l'autre, chacun d'eux +arrive à se plisser, en quelque sorte sur place, jusqu'à une profondeur +considérable. A la surface ces plis ne peuvent acquérir un bien grand +relief sans se coucher ou se renverser, parce que la pesanteur a vite +raison de la ténacité de la croûte. Il n'y a pas toutefois disproportion +excessive entre les deux forces et des écarts assez grands, par rapport +aux surfaces de niveau, pourront être réalisés. + +Supposons maintenant la pesanteur réduite à la sixième partie de sa +valeur, ainsi qu'il arrive sur la Lune, et nous devons nous attendre à +observer un tout autre mode de déformation. + +Deux masses flottantes, épaisses de 3000m à 6000m et fortement pressées +l'une contre l'autre n'arriveront plus à se plisser. L'espace manquant +peut être regagné au prix d'un moindre travail et la pesanteur se trouve +vaincue avant la résistance moléculaire. + +Il y aura d'abord effacement du sillon intermédiaire, qui pourra être +remplacé par une ligne saillante à la suite de l'écrasement des bords +venus en contact plus intime. On voit ainsi naître le type arctique, +observable au voisinage du pôle Nord de la Lune et réalisé aussi par +voie artificielle dans les expériences de M. Hirtz[16]. + +[Note 16: _Reproduction expérimentale de plissements lithosphériques_, +par M. HIRTZ (_Comptes rendus de l'Académie des Sciences_, t. CXLIII, p. +1167).] + +La poussée latérale continuant à s'exercer dans le même sens, l'un des +fragments en conflit, pouvant embrasser une série de cases adjacentes, +se dénivelle, s'incline et surmonte l'obstacle. Nous obtenons ainsi une +large bande en saillie, doucement inclinée du côté d'où la pression est +venue, terminée par une pente rapide du côté où la pression se dirige. +Cette structure monoclinale et dissymétrique est, comme il est facile de +s'en convaincre, celle de la plupart des massifs montagneux de la Lune, +mis en évidence par de fortes différences de niveau. + +La frange débordante, soumise à de violents efforts et placée en +porte-à-faux, ne subsistera souvent qu'à l'état de blocs disjoints comme +ceux des Alpes et du Caucase. La partie recouverte, fortement +surchargée, s'enfonce dans le liquide où elle flottait, d'une quantité +égale ou supérieure à sa propre épaisseur. Elle offre donc un domaine +tout préparé pour l'invasion des épanchements internes, et toutes les +chances seront pour qu'elle se transforme en mer. C'est au pied même de +la bordure montagneuse que la dépression sera la plus forte, comme +l'indiquent, de nos jours encore, la présence de taches obscures ou +d'ombres locales. + +[Illustration: Fig. 27[17]. Reproduction artificielle du type lunaire +arctique, par M. Hirtz. Déformations obtenues par le dégonflement d'une +sphère creuse élastique recouverte de paraffine.] + +[Note 17: Cette figure est extraite d'un travail de M. HIRTZ paru dans +les _Comptes rendus de l'Académie des Sciences_, t. CXLIII, p. 1167.] + +Au point où nous sommes parvenus, le relief lunaire peut être considéré +comme constitué dans ses grands traits, déjà fort différents de ceux que +la Terre pouvait offrir dans la période correspondante. L'atténuation de +la pesanteur, principalement responsable du contraste, intervient aussi +pour donner un tout autre caractère à la période volcanique qui va +suivre. C'est elle encore qui, en laissant s'échapper de la Lune l'eau +et l'atmosphère, y a clos par avance, en quelque sorte, ces mémorables +chapitres d'histoire dont la Géologie fait son objet principal et que +notre satellite semble destiné à ne jamais connaître. + +FIN. + + + + +TABLE DES MATIÈRES. + + +PREMIÈRE PARTIE. + +LA TERRE. + +Pages. + +CHAPITRE I.--La notion de la figure de la Terre, de Thalès à Newton 1 + +CHAPITRE II.--L'aplatissement du globe. Essais de théorie mathématique +de la figure de la Terre 16 + +CHAPITRE III.--Résultats généraux des mesures géodésiques. Variations +observées de la pesanteur à la surface 28 + +CHAPITRE IV.--Les grands traits du relief terrestre et le dessin +géographique 38 + +CHAPITRE V.--L'histoire du relief terrestre; les principales théories +orogéniques 48 + +CHAPITRE VI.--La structure interne d'après les données de la Mécanique +céleste et de la Physique 61 + +CHAPITRE VII.--La structure interne d'après les données de l'Astronomie +et de la Géologie 69 + +SECONDE PARTIE. + +LA LUNE. + +CHAPITRE VIII.--La configuration de la Lune étudiée par les méthodes +graphiques et micrométriques. Les Cartes lunaires 81 + +CHAPITRE IX.--La genèse du globe lunaire et les conditions physiques à +sa surface 97 + +CHAPITRE X.--La figure de la Lune étudiée sur les documents +photographiques. Les traits généraux du relief 110 + +CHAPITRE XI.--Les cirques lunaires et les principales théories +sélénologiques 121 + +CHAPITRE XII.--L'intervention du volcanisme dans la formation de +l'écorce lunaire 133 + +CHAPITRE XIII.--Les formes polygonales sur la Lune 143 + +CHAPITRE XIV.--Témoignage apporté par la Lune dans le problème de +l'évolution des planètes 161 + +FIN DE LA TABLE DES MATIÈRES. + + + + +Paris.--Imprimerie GAUTHIER-VILLARS, quai des Grands-Augustins, 55. + + + + +[Illustration: FIG. 28.--Les cirques Messier et Messier A. (Soleil +levant.) Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le +19 mars 1907.] + +[Illustration: FIG. 29.--Messier et Messier A. (Soleil couchant.) +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 26 +octobre 1904.] + +[Illustration: FIG. 30.--Répartition des mers sur la Lune. Réduction +d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 30 septembre 1901.] + +[Illustration: FIG. 31.--Un cirque lunaire. (Théophile.) Agrandissement +d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.] + +[Illustration: FIG. 32.--La Mer des Crises. Agrandissement d'un cliché +obtenu à l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900.] + +[Illustration: FIG. 33.--La Mer du Nectar. Agrandissement d'un cliché +obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.] + +[Illustration: FIG. 34.--La Mer des Humeurs. Agrandissement d'un cliché +obtenu a l'Observatoire de Paris, le 14 novembre 1899.] + +[Illustration: FIG. 35.--La Mer de la Tranquillité. Agrandissement d'un +cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899. On +remarquera sur cette épreuve: au-dessus du centre la double fissure de +Sabine, suivant le contour de la mer; à droite du centre, le cirque +Arago, accompagné de deux intumescences.] + +[Illustration: FIG. 36.--Les Apennins lunaires. Agrandissement d'un +cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.] + +[Illustration: FIG. 37.--Le Caucase et les Alpes lunaires. +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 5 avril +1903.] + +[Illustration: FIG. 38.--Copernic. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 2 février 1896.] + +[Illustration: FIG. 39.--Janssen. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.] + +[Illustration: FIG. 40.--Platon. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 25 octobre 1899.] + +[Illustration: FIG. 41.--Petavius. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900. On remarquera la fissure +médiane, la double enceinte et, à la partie supérieure de l'épreuve, un +plateau saillant en forme de losange.] + +[Illustration: FIG. 42.--Auréole sombre de Tycho. Agrandissement d'un +cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900. Comparer +avec la figure 33, où la même auréole est visible en même temps que +l'ensemble des traînées brillantes.] + +[Illustration: FIG. 43.--Sillons et encadrements rectilignes autour de +Herschel, Albategnius, Arzachel. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.] + +[Illustration: FIG. 44.--Le Mur Droit et la région environnante. +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 8 +février 1900.] + +[Illustration: FIG. 45.--Sillon formant tangente commune intérieure aux +contours d'Almanon et d'Albufeda. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire du Paris, le 17 février 1899.] + +[Illustration: FIG. 46.--Plaines encadrées de cordons saillants (type +arctique). Région de Méton, Euctemon. Agrandissement d'un cliché obtenu +à l'Observatoire de Paris, le 26 mars 1901.] + +[Illustration: FIG. 47.--Clavius, Heinsius, les digues de Tycho. +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 23 +février 1896.] + +[Illustration: FIG. 48.--Aristarque. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 4 septembre 1904. La région attenante, +limitée par un parallélogramme, se distingue de la mer par une teinte +plus sombre.] + +[Illustration: FIG. 49.--Bloc montagneux entre Hippalus et Ramsden. +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 3 +septembre 1904. Ce bloc, visible à la partie supérieure de l'épreuve, a +gardé à peu près intacte son enceinte en losange.] + +[Illustration: FIG. 50.--Gassendi et la Mer des Humeurs. Agrandissement +d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 23 juillet 1897.] + +[Illustration: FIG. 51.--Posidonius. Agrandissement d'un cliché obtenu à +l'Observatoire de Paris, le 26 avril 1898.] + +[Illustration: Terres actuellement émergées. Terres immergées à une +profondeur inférieure à 2000m. Position des arêtes du tétraèdre +terrestre d'après MM. Lowthian Green et de Lapparent. AD, BE, CF sont +les positions que l'on est conduit à donner aux arêtes méridiennes, +quand on veut se conformer à la symétrie polaire. A'D', B'E', C'F' sont +les positions de ces arêtes après torsion et rupture; ce tracé répond +mieux au relief actuel. Dans l'un et l'autre cas les arêtes, en +apparence parallèles, convergent dans le voisinage du pôle Sud. On a +figuré, avec les simplifications exigées par l'échelle de la Carte, la +ligne des rivages après un abaissement fictif de 2000m dans le niveau +des mers. Cette ligne ne peut être tracée, faute de renseignements +suffisants, au nord de l'Amérique et de l'Asie.] + +[Illustration: Hypsométrie générale du globe terrestre. Terres émergées +dont l'altitude moyenne est inférieure à 1000m. Plateaux et massifs dont +l'altitude moyenne dépasse 1000m. Fosses océaniques où la profondeur +moyenne dépasse 5000m. Les points accompagnés de chiffres correspondent +aux plus grandes profondeurs mesurées.] + + + + + + + +End of the Project Gutenberg EBook of La terre et la lune, by P. Puiseux + +*** END OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK LA TERRE ET LA LUNE *** + +***** This file should be named 29397-0.txt or 29397-0.zip ***** +This and all associated files of various formats will be found in: + http://www.gutenberg.org/2/9/3/9/29397/ + +Produced by Marc Hens, Urania v.z.w. for providing the +paper copy, Rénald Lévesque and the Online Distributed +Proofreading Team at http://www.pgdp.net + + +Updated editions will replace the previous one--the old editions +will be renamed. + +Creating the works from public domain print editions means that no +one owns a United States copyright in these works, so the Foundation +(and you!) can copy and distribute it in the United States without +permission and without paying copyright royalties. Special rules, +set forth in the General Terms of Use part of this license, apply to +copying and distributing Project Gutenberg-tm electronic works to +protect the PROJECT GUTENBERG-tm concept and trademark. 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It exists +because of the efforts of hundreds of volunteers and donations from +people in all walks of life. + +Volunteers and financial support to provide volunteers with the +assistance they need, are critical to reaching Project Gutenberg-tm's +goals and ensuring that the Project Gutenberg-tm collection will +remain freely available for generations to come. In 2001, the Project +Gutenberg Literary Archive Foundation was created to provide a secure +and permanent future for Project Gutenberg-tm and future generations. +To learn more about the Project Gutenberg Literary Archive Foundation +and how your efforts and donations can help, see Sections 3 and 4 +and the Foundation web page at http://www.pglaf.org. + + +Section 3. 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You may copy it, give it away or +re-use it under the terms of the Project Gutenberg License included +with this eBook or online at www.gutenberg.org + + +Title: La terre et la lune + forme extrieure et structure interne + +Author: P. Puiseux + +Other: Ch. Andr + +Release Date: July 13, 2009 [EBook #29397] + +Language: French + +Character set encoding: ISO-8859-1 + +*** START OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK LA TERRE ET LA LUNE *** + + + + +Produced by Marc Hens, Urania v.z.w. for providing the +paper copy, Rénald Lévesque and the Online Distributed +Proofreading Team at http://www.pgdp.net + + + + + + + +LA TERRE +ET +LA LUNE + +FORME EXTRIEURE ET STRUCTURE INTERNE + +[Illustration: LA MESURE DE LA TERRE. (FIGURE ALLGORIQUE.) D'aprs +l'Ouvrage intitul: _Voyage historique dans l'Amrique mridionale_, par +Don GEORGE JUAN et Don ANTOINE DE ULLOA, Amsterdam, 1752.] + +TUDES NOUVELLES SUR L'ASTRONOMIE + +Par Ch. ANDR et P. PUISEUX. + + + +LA TERRE + +ET + +LA LUNE + +FORME EXTRIEURE ET STRUCTURE INTERNE + +PAR + +P. PUISEUX +Astronome l'Observatoire de Paris. + +[Illustration] + +PARIS, +GAUTHIER-VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE +DU BUREAU DES LONGITUDES, DE L'COLE POLYTECHNIQUE, +Quai des Grands-Augustins, 55. + +1908 + +Tous droits de traduction et de reproduction rservs. + + + + +LA TERRE +ET +LA LUNE + +FORME EXTRIEURE ET STRUCTURE INTERNE + + + +PREMIRE PARTIE. +LA TERRE. + + + + +CHAPITRE I. + +LA NOTION DE LA FIGURE DE LA TERRE, +DE THALS A NEWTON. + +La Physique cleste a pris naissance le jour o l'on a vu dans les +astres autre chose que des points lumineux offerts en spectacle nos +regards, o ils sont apparus comme mritant une tude spciale au point +de vue de leur structure et de leur histoire. Cette tude ne pouvait +tre que rudimentaire et conjecturale avec les moyens d'observation dont +les anciens disposaient. Une exception est faire cependant. On a vu +natre de bonne heure cette notion que la Terre est un astre, libre de +se mouvoir dans l'espace, comme la Lune et le Soleil, que ses dimensions +ne sont pas inaccessibles toute mesure, qu'elles se rduiraient +peut-tre bien peu de chose si nous pouvions quitter cette surface o +nous sommes attachs et nous transporter travers les espaces +stellaires. + +Une fois cette ide mise en avant, il est clair qu'un champ trs vaste +est ouvert aux observateurs. C'est au moyen d'tudes de dtail +accumules, synthtises, que nous pouvons acqurir sur le globe +terrestre des ides d'ensemble, nous reprsenter sa forme exacte, +formuler des donnes positives sur sa structure et son histoire. Toute +conclusion applicable la Terre dans sa totalit constitue un progrs +pour l'Astronomie, car elle peut s'tendre dans une certaine mesure aux +corps clestes et devenir ainsi une source de vrifications et +d'expriences. Ainsi la Terre nous aide comprendre le monde. +Rciproquement les astres peuvent nous aider et nous aident en effet +mieux connatre la Terre, car ils nous offrent du premier coup ces +aperus gnraux et intuitifs que nous n'obtenons sur notre globe qu'au +prix d'un labeur prolong. Il est clair que les apparences lointaines, +considres seules, sont plus sujettes l'illusion; c'est donc l'tude +de la Terre qui doit logiquement prcder. + +Il ne semble pas qu'elle ait t aborde dans un esprit vraiment +impartial et scientifique chez aucun des peuples de l'Orient. +L'observation du Ciel a eu des adeptes en Chine, dans l'Inde, en +Assyrie, en gypte, des poques trs recules. Dans tous ces pays, le +calendrier, la prdiction des clipses, les horoscopes avaient une +destination utilitaire. + +C'est seulement chez les auteurs grecs que nous voyons les objets +clestes envisags en eux-mmes, et non plus seulement dans leurs +relations relles ou supposes avec l'homme. + +Une remarque analogue, faite par Vivien de Saint-Martin au dbut de son +_Histoire de la Gographie_, l'amne conclure l'existence +d'aptitudes originelles propres la race blanche. D'ailleurs ce que +nous savons de l'tat social des peuples anciens montre que les cits +hellniques ont ralis, pour la premire fois peut-tre, les conditions +favorables la culture dsintresse des sciences. + +Les Grecs ont t un peuple navigateur. Ils ont de bonne heure colonis +en Asie et en Sicile; ils ont senti l'utilit de demander des points de +repre au ciel pour s'orienter dans les traverses maritimes. + +La disparition progressive des montagnes lointaines, commenant par la +base, finissant par le sommet, ne leur a pas chapp. L'apparition de +nouvelles toiles, corrlative d'un dplacement de quelques degrs vers +le Sud, a frapp leur attention. De plus la richesse acquise par le +commerce crait une classe d'hommes affranchis de la ncessit du labeur +quotidien, assurs du lendemain, libres de s'adonner aux tudes +abstraites. + +On s'explique ainsi qu'il se soit rencontr, 600 ans environ avant l're +chrtienne, un terrain propice l'closion des ides de Thals de +Milet. Les ouvrages de ce philosophe sont perdus et nous ne les +connaissons que par les extraits de Diogne de Larce. Habitant l'Ionie, +il avait beaucoup voyag; il tait all s'instruire auprs des prtres +gyptiens, alors en grande rputation de savoir et contemplateurs +assidus des astres. Le premier, il parat avoir enseign avec succs +l'isolement et la sphricit de la Terre. Il a reconnu la vraie cause +des clipses dans l'interposition de la Lune entre la Terre et le Soleil +ou de la Terre entre le Soleil et la Lune. On nous dit mme qu'il avait +dtermin la distance au ple des principales toiles de la Petite +Ourse, ce qui suppose la notion de l'axe du monde et la construction +d'un appareil propre mesurer les angles. Le rapprochement de mesures +semblables, faites en des localits diverses, devait, un jour ou +l'autre, conduire une valeur approche des dimensions du globe +terrestre. + +Socrate, deux sicles aprs, jugeait encore l'entreprise bien +audacieuse: Je suis convaincu, disait-il, que la Terre est immense et +que nous, qui habitons depuis le Phase jusqu'aux Colonnes d'Hercule, +nous n'en occupons qu'une trs petite partie, comme les fourmis autour +d'un puits ou les grenouilles autour de la mer. + +Les disciples de Socrate furent moins timides. Platon professa +expressment la doctrine des antipodes, dont Diogne de Larce le +considre comme l'inventeur; c'est--dire qu'il admet que la Terre +possde une rgion diamtralement oppose la ntre, o la direction de +la verticale est renverse. + +Aristote est encore plus explicite. Il se range l'opinion de Thals, +qui regarde la Terre comme un globe immobile au centre du monde. Il +dveloppe, en faveur de la sphricit, l'argument de la silhouette +projete sur le disque de la Lune pendant les clipses. Il note +l'abaissement trs sensible de l'toile polaire sur l'horizon quand on +marche du Nord au Sud. Cela prouve non seulement que la Terre est ronde, +mais qu'elle n'est pas d'une grandeur dmesure. La surface terrestre +n'a pas, proprement parler, de limites. Rien n'empche que ce soit la +mme mer qui baigne les Indes d'une part, les Colonnes d'Hercule de +l'autre. Notons au passage cette dclaration, qui a d tre l'origine +des audacieux projets de Colomb, et qui lui a permis, en tout cas, de +mettre son entreprise sous le patronage rvr du philosophe stagyrite. + +Des mathmaticiens, auxquels Aristote fait allusion sans les nommer, +attribuent la Terre 400000 stades de tour. C'est presque deux fois +trop s'il s'agit du stade olympique. Aristote parat, au contraire, +trouver cette valuation bien faible. A ce compte, fait-il observer, on +ne pourrait mme pas dire que la Terre soit grande par rapport aux +astres. Mais Aristote n'admet pas que la Terre soit un astre. Il carte +comme peu srieuse l'opinion des pythagoriciens d'Italie, qui mettaient +la Terre au nombre des astres et la faisaient mouvoir autour de son +centre, de manire produire l'alternance des jours et des nuits. + +Il n'y avait qu'une manire de trancher la question: c'tait de procder + une mesure effective. Ce fut le principal titre de gloire +d'ratosthne, astronome et chef d'cole en grande rputation +Alexandrie 200 ans avant notre re. Il avait observ que, le jour du +solstice d't, le Soleil arrive au znith Syne, dans la +Haute-Egypte, et que son image apparat au fond d'un puits. Il mesure le +mme jour la hauteur mridienne du Soleil Alexandrie, qu'il considre +comme situe sur le mridien de Syne. Le complment de cette hauteur +est la diffrence des latitudes. Connaissant la distance et admettant la +sphricit de la Terre, il en dduit la circonfrence du globe par une +simple proportion. + +Cette opration fut trs admire des anciens, au tmoignage de Pline, et +le rsultat tait, en effet, satisfaisant pour l'poque. Le chiffre +donn, 250000 stades, aurait d tre remplac par 246000 d'aprs +l'valuation la plus probable du stade employ. Maintenant comment +ratosthne savait-il qu'Alexandrie et Syne sont sur le mme mridien? +Comment avait-il dtermin en stades la distance des deux stations? Il +est probable qu'il avait fait usage de plans cadastraux dresss depuis +longtemps pour les besoins de l'administration et de l'agriculture et +orients par des observations gnomoniques. L'intrt que les gyptiens +attachaient une orientation exacte est d'ailleurs attest par la +construction des pyramides. + +La ncessit de combiner les observations de longitude avec les mesures +de latitude a t bien mise en lumire par Hipparque, le plus grand +astronome de l'antiquit, qui professait Rhodes de 165 125 avant +notre re. Il est l'auteur de la division du cercle en 360, de la +dfinition des parallles et des mridiens, d'un systme de projection +plane encore employ. Le premier, il montra nettement qu'il faut +s'adresser au Ciel pour connatre la forme de la Terre. Il indique le +parti tirer des clipses pour la mesure des longitudes, et cette +mthode est demeure, en effet, la seule capable de fournir des +rsultats un peu exacts jusqu' l'invention des lunettes. Il tablit que +la valeur d'une carte est subordonne la dtermination astronomique +des deux coordonnes (longitude et latitude) des principaux points. Et, +pour faciliter ces dterminations, il calcule des Tables d'clipses et +de hauteurs du Soleil. + +Hipparque ne trouva malheureusement pas de successeurs capables de +raliser le programme si judicieux qu'il avait trac. Les conditions +d'exactitude d'une mesure astronomique furent compltement mconnues par +Posidonius, disciple d'Hipparque, qui entreprit de recommencer la +dtermination d'ratosthne. Les stations choisies furent Alexandrie et +Rhodes. La diffrence de latitude rsultait de cette remarque que +l'toile Canopus ne fait que paratre sur l'horizon de Rhodes, au lieu +qu'elle s'lve de 7, 5 sur l'horizon d'Alexandrie. C'tait un tort +dj d'utiliser des observations faites l'horizon plutt qu'au znith. +C'en tait un autre de choisir deux stations spares par la mer et dont +la distance linaire ne pouvait tre que grossirement value. Enfin +Rhodes est encore moins exactement que Syne sur le mridien +d'Alexandrie et l'on ne dit pas comment il a t tenu compte de la +diffrence de longitude. Malgr cela la dtermination de Posidonius, +telle qu'elle nous est rapporte par Clomde dans son _Abrg de la +sphre_, donne encore un rsultat meilleur que l'on n'aurait t fond +l'esprer: 240000 stades. + +Le gographe Strabon (20 ans aprs J.-C.) entreprit de corriger le +calcul de Clomde en se fondant sur une autre valuation, d'ailleurs +conjecturale, de la distance d'Alexandrie Rhodes. Cette fois le +rsultat fut beaucoup plus inexact, 180000 stades seulement. C'est un +exemple d'une de ces corrections malheureuses, dont l'histoire des +sciences offre plus d'un exemple. Mais il en est peu qui aient trouv un +si long crdit. Bien des sicles devaient se passer avant qu'elle ne ft +rectifie. Ds cette poque, du reste, bien avant les invasions des +barbares ou la rvolution religieuse qui a transform le vieux monde, il +est ais de voir que la science grecque est en dcadence. Les prjugs +vulgaires reprennent de l'empire, mme sur les hommes instruits. +Posidonius trouve ncessaire de se transporter au bord de l'ocan +Atlantique (qu'il appelle _mer extrieure_), pour s'assurer si l'on +n'entend pas le sifflement du Soleil plongeant dans la mer. Strabon +admet bien la sphricit de la Terre, mais il croit que la zone torride +est inhabitable cause de la chaleur excessive qui y rgne. De l'autre +ct se trouve une autre zone habite, mais toute communication avec ces +peuples lointains nous est interdite. Pline laisse voir une prfrence +pour la doctrine des antipodes et l'isolement de la Terre, mais il est +proccup plus que de raison des objections populaires. Si la Terre est +isole dans l'espace, se demande-t-il, pourquoi ne tombe-t-elle pas? +Sans doute parce qu'elle ne saurait pas o tomber, tant elle-mme son +propre centre. + +Ptolme (140 ans aprs J.-C.) a pass longtemps, mais sans titre bien +tabli, pour le reprsentant le plus distingu de l'Astronomie ancienne. +Son Ouvrage, publi Alexandrie, porte le nom de _Construction ou +syntaxe mathmatique_. Il est plus connu sous le nom d'_Almageste_, que +lui ont donn les traducteurs arabes. Nous signalerons seulement dans +son uvre ce qui a trait la mesure de la Terre. Il se propose de +raliser le plan de gographie mathmatique bauch par Hipparque, de +dresser la Carte du monde connu, en s'appuyant sur toutes les +dterminations de latitude et de longitude qu'il pourra rassembler, et +prenant pour mridien origine celui d'Alexandrie. L'intention est +louable, mais l'excution trs dfectueuse. Ptolme manque compltement +d'esprit critique dans le choix des matriaux nombreux qu'il rassemble +et commet de graves confusions dans les units de mesure. + +Des sicles se passeront avant que l'oeuvre de Ptolme soit reprise. +Les guerres civiles, les invasions, les bouleversements politiques +dtournent de plus en plus les esprits de la culture paisible de la +Science. L'loquence qui donne le pouvoir, le mysticisme qui console des +cruelles ralits de la vie font dlaisser les recherches physiques. Il +est curieux de noter, cet gard, le langage des crivains appels +exercer par la suite le plus d'influence sur les esprits. Ainsi +Lactance, dans ses _Institutions divines_, considre la notion des +antipodes comme une mauvaise plaisanterie des savants, qui exercent +volontiers leur esprit sur des thses invraisemblables. Saint Augustin, +dans la _Cit de Dieu_, ne rejette pas absolument la sphricit de la +Terre, mais il ajoute: Quant ce qu'on dit qu'il y a des antipodes, +c'est--dire des hommes dont les pieds sont opposs aux ntres, et qui +habitent cette partie de la Terre o le Soleil se lve quand il se +couche pour nous, il n'en faut rien croire; aussi n'avance-t-on cela sur +le rapport d'aucune histoire, mais sur des conjectures et des +raisonnements, parce que, la Terre tant suspendue en l'air et ronde, on +s'imagine que la partie qui est sous nos pieds n'est pas sans habitants. + +Mais on ne considre pas que, lors mme qu'on dmontrerait que la Terre +est ronde, il ne s'ensuivrait pas que la partie qui nous est oppose +n'est pas couverte d'eau. Et d'ailleurs, quand elle ne le serait pas, +quelle ncessit y aurait-il qu'elle ft habite? D'une part, l'criture +dit que tous les hommes viennent d'Adam et elle ne peut mentir; d'autre +part, il y a trop d'absurdit dire que les hommes auraient travers +une si vaste tendue de mer pour aller peupler cette autre partie du +monde. + +Les scrupules de saint Augustin taient, nous le savons, mal fonds; +mais cette tendance subordonner les sciences de la nature des +considrations morales, opposer des textes rvrs, mais mal compris, +aux rsultats des recherches physiques, va dominer peu prs sans +conteste pendant le moyen ge tout entier. + +Il y eut cependant une renaissance apprciable des tudes astronomiques +chez les Arabes sous l'influence des auteurs grecs. Al-Mamoun, calife de +Bagdad, de 813 832, s'intressait vivement aux choses du Ciel. On dit +que, vainqueur de l'empereur de Constantinople, il lui imposa, comme +condition de la paix, la remise d'un manuscrit de l'_Almageste_. Ce qui +est certain, c'est qu'il fit traduire Ptolme et ordonna la mesure d'un +arc de mridien. Il y eut deux oprations distinctes quoique +simultanes, l'une dans la plaine de Sindjar en Msopotamie, l'autre en +Syrie. Voici comment la premire est rapporte par Aboulfda: Les +envoys se divisrent en deux groupes; les uns s'avancrent vers le Ple +Nord, les autres vers le Sud, marchant dans la direction la plus droite +qu'il ft possible, jusqu' ce que le Ple Nord se ft lev de 1 pour +ceux qui marchaient vers le Nord et abaiss de 1 pour ceux qui +s'avanaient vers le Sud. Alors ils revinrent au lieu d'o ils taient +partis, et, quand on compara leurs observations, il se trouva que les +uns avaient avanc de 56 milles 1/3, les autres de 56 milles sans aucune +fraction. On s'accorda pour adopter la quantit la plus grande, celle de +56 milles 1/3. + +D'aprs les conjectures les plus probables sur la valeur du mille +employ, ce rsultat est plus loin de la vrit que celui d'Eratosthne. +Il ne semble pas qu'on se soit arrt la diffrence constate, qui +aurait pu faire souponner que la Terre n'tait pas exactement +sphrique. Les astronomes arabes n'ont pas persvr dans la voie qui +s'offrait eux. Ils se sont attachs l'observation des clipses, au +calcul des positions gographiques. Les catalogues d'Aboul Nasan (XIIIe +sicle), de Nasir-Ed-Dn, d'Oulough-Beg, prince de Samarkand au XVe +sicle, marquent un progrs considrable sur les positions de Ptolme. + +Ce mouvement ne fut suivi en Occident que d'assez loin, au fur et +mesure de ce qu'exigeaient les progrs de la Navigation. Christophe +Colomb, persuad de la rondeur de la Terre par ses voyages au long cours +et par la lecture des anciens, adoptait pour la circonfrence terrestre +la fausse valuation de Strabon, pour la diffrence de longitude entre +l'Europe et l'Inde une estimation plus fausse encore. Aussi prvoyait-il +que, pour rejoindre les Indes par l'Ouest, il aurait seulement 1100 +lieues de mer franchir. Heureuse erreur, car, s'il et mis en avant le +vrai chiffre, qui est de 3000 au moins, il n'et trouv personne pour +tenter l'aventure avec lui. On sait quelle peine Colomb eut faire +accepter ses vues par une assemble compose des hommes les plus +clairs de l'Espagne. + +Quoi qu'il en soit, l'clatant succs de Colomb, et bientt aprs le +retour des compagnons de Magellan, mirent la rondeur de la Terre +au-dessus de toute discussion, et il ne se trouva plus personne pour +opposer la ralit des antipodes l'autorit de Lactance ou de saint +Augustin. + +Mais le fait qu'une confusion avait pu se produire entre les Indes +orientales et les Indes occidentales, si loignes en longitude, +montrait la ncessit de reprendre le calcul du rayon terrestre. Une +tentative intressante fut faite dans ce sens, en 1528, par le mdecin +Fernel. Il mesura la diffrence des hauteurs du ple sur l'horizon de +Paris et sur l'horizon d'Amiens. Pour valuer la distance, il avait +simplement fix un compteur une roue de sa voiture. Le rsultat publi +par lui est assez exact, mais ce moyen grossier ne pouvait videmment +inspirer beaucoup de confiance. + +Le Hollandais Snellius posa en 1615 le vritable principe des mesures +godsiques et en fit l'application dans la plaine de Leyde. Il est +expliqu dans son Ouvrage: _De la grandeur de la Terre_, publi en 1617, +avec le sous-titre: L'Eratosthne batave. Snellius est le premier qui +ait eu recours la triangulation. Aux deux extrmits d'une base +soigneusement mesure en terrain plat, il dtermine les azimuts de deux +signaux bien visibles, reconnaissables distance, et se prtant l'un et +l'autre l'installation d'un instrument propre mesurer les angles. La +distance qui spare ces deux signaux peut tre calcule. On la prend +comme base d'un nouveau triangle, et ainsi de suite jusqu' une station +finale dont la latitude est, comme celle du point de dpart, dtermine +par les mthodes astronomiques. Dans un pays plat, tel que la Hollande, +il est possible de conserver aux triangles des dimensions modres, de +faon qu'ils puissent tre traits comme rectilignes. On garde aussi la +facult d'orienter la chane des triangles sur le mridien, de faon +qu'un mme astre passe simultanment au mridien des stations extrmes. + +Il est facile aujourd'hui d'apercevoir des points faibles dans les +oprations de Snellius. La base effectivement mesure est trop petite +(631 toises). Il y a des angles trop aigus dans les triangles et +peut-tre, de l'aveu de l'auteur, des erreurs dans l'identification +distance des points employs comme stations. La valeur annonce pour le +degr de latitude (55100 toises) est notablement trop petite. Snellius +mourut sans avoir pu revoir ses calculs. Faits avec plus de soin, ils +auraient donn, d'aprs Muschenbroek, 57033 toises, chiffre assez +rapproch de la vrit. + +Une opration analogue, faite quelques annes aprs par le P. Riccioli +en Italie, est, tous les points de vue, dfectueuse. La base mesure +n'a que 1094 pas. Plusieurs angles sont fort aigus et sont conclus par +le calcul au lieu d'tre observs. Aux rsultats de la triangulation, +Riccioli propose tort de substituer: soit la mesure de la dpression +de l'horizon en un lieu d'altitude connue, soit la mesure des hauteurs +apparentes mutuelles de deux points d'altitude connue. + +Ces deux mthodes sont sans valeur pratique cause de la petitesse des +angles qui interviennent et de l'incertitude des rfractions terrestres. +Riccioli se flatte d'liminer ces causes d'erreur en observant vers le +Midi, dans des lieux fort levs, par des jours sereins. C'est une +dangereuse illusion. Le chiffre donn (62250 toises au degr) s'carte +plus de la vrit, en sens contraire, que celui de Snellius. + +La premire triangulation vraiment entoure de garanties est celle de +Picard en 1671. La base, mesure prs de Juvisy, avec des rgles de bois +alignes au cordeau, a 5663 toises. L'arc total s'tend de Malvoisine, +au sud de Paris, Sourdon, prs d'Amiens. Les distances znithales +mridiennes, mesures avec un quadrant, sont diffrentielles, +c'est--dire indpendantes de l'erreur d'index, de la dclinaison de +l'toile et, dans une grande mesure, de l'erreur d'excentricit. Le +paralllisme de la lunette au plan du limbe est soigneusement vrifi +par une mthode dont Picard est l'inventeur. La mridienne est trace +par l'observation des hauteurs gales d'un mme astre; elle est +contrle par des observations de digressions de la Polaire, d'clipses +de satellites de Jupiter ou d'clipses de Lune. Il y a, en somme, fort +peu reprendre dans les observations de Picard, et les dfauts qu'on y +relve ne lui sont gure imputables. La construction des instruments est +videmment plus grossire que celle des thodolites modernes. Les +signaux naturels, arbres ou clochers, sont utiliss par conomie. Il est +ordinairement impossible de placer l'instrument au point mme que l'on a +vis. D'o la ncessit de rductions au centre, toujours pnibles et +incertaines. + +L'opration de Picard avait t entreprise sous les auspices de +l'Acadmie des Sciences rcemment fonde. En mme temps des missions +scientifiques taient envoyes au Sngal, la Guyane, aux Antilles. +Dans les instructions remises aux observateurs, il leur tait recommand +de s'assurer si l'intensit de la pesanteur ne variait pas d'un lieu +l'autre. Richer, qui observait Cayenne, annona en 1672 que le pendule + secondes, emport de Paris, devait tre raccourci pour osciller dans +le mme temps Cayenne. En d'autres termes, l'intensit de la pesanteur +diminue quand on se rapproche de l'quateur. + +Personne assurment ne songe placer Picard et Richer, observateurs +judicieux et exacts, sur le mme rang que Newton. Il doit nous tre +permis cependant de constater avec quelque fiert que les Communications +de nos compatriotes, faites en 1671 et 1672 l'Acadmie des Sciences de +Paris, ont exerc une influence dcisive sur l'closion des ides +contenues dans le livre immortel des _Principes de la Philosophie +naturelle_. + +[Illustration: Fig. 1. Pl. _XLIII._ Dispositions adoptes au XVIIIe +sicle pour la mesure des bases. D'aprs l'Ouvrage intitul: _Voyage +historique dans l'Amrique mridionale_, par Don GEORGE JUAN et Don +ANTONIO DE ULLOA. Amsterdam, 1752.] + +[Illustration: Fig. 2. Pl. _XXXVIII._ Instrument employ au XVIIIe +sicle pour la mesure des hauteurs des astres.] + +Vers 1660, parat-il, Newton avait conu la pense que la mme force qui +dvie les projectiles de la ligne droite retient aussi la Lune dans son +orbite. Il avait tent de faire une comparaison numrique en admettant +que cette force, dirige vers le centre de la Terre, varie en raison +inverse du carr de la distance, mais il tait parti d'une valeur trs +inexacte du rayon terrestre. Les rsultats taient discordants. Newton +renona suivre les consquences de cette ide. Il reprit son calcul +quand il connut le rsultat de Picard: cette fois, la concordance tait +parfaite. Newton en fut si mu qu'il ne put vrifier lui-mme son +travail et dut recourir l'obligeance d'un ami. + +De mme, quand il connut le rsultat de Richer, Newton fut amen +penser, avant toute mesure, que la Terre ne devait pas tre sphrique, +mais aplatie vers les ples. S'il en est ainsi, les points de l'quateur +seront plus loin du centre, et par suite moins attirs que les ples. + +Il est vrai que, mme si l'on suppose la Terre sphrique, la pesanteur +doit subir une diminution apprciable l'quateur du fait de la +rotation. Cette diminution, Newton est en mesure de l'valuer par le +mme raisonnement qui l'a conduit la dcouverte de l'attraction +universelle. Il traite le mouvement diurne comme un mouvement absolu et +applique les principes de Galile: indpendance de l'effet d'une force +par rapport au mouvement du point d'application, proportionnalit des +forces aux chemins parcourus dans un mme temps. Soient R le rayon +quatorial, [Grec Omega] l'angle, en unit trigonomtrique, dont tourne +la Terre en une seconde. Un corps qui demeure en repos relatif +l'quateur se rapproche du centre partir de la trajectoire rectiligne +qui rsulterait de sa vitesse acquise. Cette dviation, en 1 seconde, a +pour valeur approche R[Grec omega]/2. + +Le mme corps, libre d'obir l'attraction terrestre, tomberait vers le +centre, en 1 seconde, d'une quantit que l'on reprsente par g/2, et que +fait connatre l'observation du pendule. La fraction de la pesanteur qui +s'emploie maintenir le corps la surface, sans le presser, est donc +[Grec Phi] = R[Grec omega]/2: g/2 = R[Grec omega]/g. Les mesures de +Picard et de Richer donnent pour la valeur de ce rapport [Grec Phi] = +1/289. + +Cette diminution apparente de la pesanteur a son maximum l'quateur et +s'vanouit progressivement quand on se rapproche du ple. Mais, du +moment que la pesanteur apparente la surface est variable, il n'y a +plus de probabilit pour que cette surface soit exactement sphrique, et +il faut qu'elle s'aplatisse pour satisfaire aux conditions d'quilibre +d'une masse fluide homogne. + +On peut tenter de vrifier la plus apparente au moins de ces conditions +en prenant comme figure extrieure un ellipsode de rvolution. Soient +CA un rayon quatorial, CB le rayon polaire. Newton prend arbitrairement +CB/CA = 100/101. L'aplatissement [Grec Epsilon] est, par dfinition, +1/101. Le rapport des attractions du corps entier sur les points A et B +est 500/501. Deux canaux liquides rectilignes, dirigs suivant CA et CB, +exerceront sur le centre des pressions qui seront dans le rapport +101/100 x 500/501 = 505/501. Il est ncessaire pour l'quilibre que la +force centrifuge rtablisse l'galit, en rduisant les attractions +exerces dans le plan de l'quateur dans la proportion de 4/505 ou +(4/5)[Grec Epsilon]. Rciproquement, on peut poser [Grec Epsilon] = +(5/4)[Grec Phi], et cette relation doit subsister tant que +l'aplatissement reste faible. Or, l'exprience a donn [Grec Phi] = +1/289. On en dduit [Grec Epsilon] = 1/230. Cette mthode de calcul +s'tend aux autres plantes pourvu qu'on les suppose homognes, qu'elles +aient des satellites et des diamtres apparents mesurables. + +Dans les deux premires ditions du Livre des _Principes_, Newton dit +que l'hypothse d'une densit croissante vers le centre donnerait un +aplatissement plus fort. C'est une erreur corrige dans la troisime +dition. + +Newton ne possde pas les formules d'attraction, aujourd'hui courantes, +des ellipsodes homognes. Il y supple par des ttonnements et des +artifices gomtriques. Il arrive ainsi reconnatre que, de l'quateur +au ple, l'accroissement de la pesanteur apparente est proportionnel au +carr du sinus de la latitude. Laplace dit que ce rsultat est donn +sans dmonstration. En ralit la preuve est bauche, et les +dveloppements que Newton fonde sur cette loi montrent qu'il +l'envisageait autrement que comme une simple conjecture. + +On parvient ainsi reprsenter assez bien les observations pendulaires +des savants franais, faites Paris, Gore et Cayenne. Il semble +cependant que la dcroissance de la pesanteur vers l'quateur soit plus +prononce que la formule ne l'indique. Cet cart fait prsumer ou une +densit croissante vers le centre, ou un aplatissement plus fort. Nous +savons aujourd'hui que c'est la premire hypothse qui est la vraie. +Notons encore au passage cette opinion hardie que l'aplatissement pourra +tre mieux dtermin par les observations du pendule que par les mesures +d'arc de mridien. + +Pour apprcier le trs haut mrite de l'oeuvre de Newton, il faut, par +un coup d'oeil jet sur la littrature scientifique du temps, se rendre +compte combien le champ parcouru par lui tait alors inexplor; combien +les ides qu'il a dfendues ont eu de peine s'imposer aux plus +distingus de ses contemporains, comme Huygens ou Bernoulli. Entre ces +fertiles et brillants esprits, Newton apparat comme le moins asservi +ses propres conceptions, comme le plus prompt se soumettre la +dcision des faits. Il ne s'est pas perdu en doutes striles sur la +ralit des forces, en discussions mtaphysiques sur le caractre +relatif de tout mouvement observ. Il a t de l'avant sur des +hypothses qu'il savait inexactes, mais qui renfermaient un appel +implicite l'exprience. C'est en interrogeant la nature avec une +docilit constante que Newton a obtenu la plus riche moisson qu'il ait +jamais t donn un homme de science de recueillir. + + + + +CHAPITRE II. + +L'APLATISSEMENT DU GLOBE. +ESSAIS DE THORIE MATHMATIQUE DE LA FIGURE DE LA TERRE. + + +Trois ans aprs l'apparition du Livre des _Principes_, Christian Huygens +publiait, Leyde, son _Trait de la lumire, avec un discours sur la +cause de la pesanteur_. La premire Partie de l'Ouvrage est mmorable +comme posant les bases de la thorie ondulatoire de la lumire. Les +ides de Huygens sur la cause de la pesanteur se rattachent la thorie +des tourbillons de Descartes et offrent aujourd'hui pour nous moins +d'intrt. Pour le savant hollandais, la gravit reste une puissance +occulte inhrente au centre du globe. Cela revient supposer toute la +masse de la Terre runie en un seul point. Mme dans cette hypothse +errone, l'aplatissement apparat comme une consquence de la fluidit +primitive. Huygens formule ce principe fcond: La surface des mers est, +en chacun de ses points, normale la direction de la pesanteur, et il +en dduit pour l'aplatissement du globe le chiffre 1/578, pas mme la +moiti de ce que Newton avait trouv dans l'hypothse d'un globe +homogne, soumis dans toutes ses parties l'attraction universelle. + +La ralit de l'aplatissement tait mise en doute aussi bien que sa +valeur. Thomas Burnet, thologien anglais, lui opposait des raisons qui +nous semblent aujourd'hui n'avoir rien de scientifique. Eisenschmidt, +mathmaticien allemand, formulait une objection d'un caractre plus +grave. Runissant les mesures connues du degr terrestre, il trouvait +que leur valeur linaire va en croissant vers l'quateur, et il en +dduisait, correctement du reste, que la Terre est allonge vers les +ples[1]. + +[Note 1: EISENSCHMIDT, _Dissertation de la figure de la Terre_. +Strasbourg, 1691.] + +Cassini, adoptant cette conclusion, entreprit de la vrifier. Il aurait +fallu, pour le faire d'une faon probante, mesurer deux arcs de mridien +spars en latitude par un grand espace. On pensa qu'il suffirait de +relier par une chane de triangles Dunkerque Perpignan, et que la +comparaison des degrs au nord et au sud de Paris trancherait la +question. Cette opration importante est dcrite dans l'Ouvrage +intitul: _De la grandeur et de la figure de la Terre_, Paris, 1720. Le +degr moyen fut trouv gal 56960 toises au Nord, 57097 toises au +Sud, ce qui donne raison Eisenschmidt contre Newton et indique un +allongement de 1/95. Mais il est reconnu aujourd'hui que de graves +erreurs s'taient glisses dans la mesure de l'arc du Sud et que le +chiffre final repose sur une base des plus fragiles. + +Considrant ce rsultat comme tabli, Mairan entreprit de le justifier +thoriquement[2]. Il dploie beaucoup d'ingniosit pour mettre en doute +la fluidit primitive de la Terre. Ne peut-elle pas, dit-il, avoir t +primitivement allonge? Alors la force centrifuge n'aurait fait que +diminuer l'allongement sans le dtruire. Reste concilier la forme +oblongue avec l'augmentation constate de la pesanteur vers le ple. +Mairan forge dans ce but une loi complique, faisant varier la pesanteur +en raison inverse du produit des rayons de courbure principaux en chaque +point de la surface. + +[Note 2: MAIRAN, _Recherches gomtriques sur la diminution des degrs +en allant de l'quateur vers les ples_. Paris, 1720.] + +Newton accordait, avec raison, peu de crdit aux chiffres de Cassini, +comme aux raisonnements de Mairan. Dans la troisime dition de son +Ouvrage, parue l'anne qui prcda sa mort (1726), il maintient la +position qu'il avait prise concernant la figure de la Terre. Mais, sous +l'influence d'un amour-propre national mal plac, l'opinion publique en +France se prononait fortement pour Cassini. Celui-ci, d'ailleurs, +annonait de nouvelles vrifications. La mesure d'un arc de parallle +par Brest, Paris et Strasbourg, excute en collaboration avec Maraldi, +de 1730 1734, lui semblait dcisive. Ces observations, disait le +commissaire de l'Acadmie, se sont trouves si favorables au sphrode +allong que M. Cassini a eu la modration de ne pas vouloir en tirer +tout l'avantage qu'il et pu la rigueur et de s'en retrancher une +partie. En ralit, la dmonstration est plus faible encore que celle +qui se fonde sur l'arc de mridien. + +[Illustration: Fig. 3. Pl. _XXXIX_ Instrument employ au XVIIIe sicle +pour la mesure des angles godsiques.] + +Jean Bernoulli, qui s'tait dj trouv en conflit avec Newton dans une +controverse clbre, concourait en 1734 pour un prix de l'Acadmie des +Sciences de Paris. Pour cette double raison, il devait incliner vers +l'opinion qui dominait en France. Aussi le voyons-nous s'crier pour +conclure: Aprs cette heureuse conformit de notre thorie avec les +observations clestes, peut-on plus longtemps refuser la Terre la +figure du sphrode oblong, fonde d'ailleurs sur la discussion des +degrs de la mridienne, entreprise et excute par le mme M. Cassini +avec une exactitude inconcevable?[3]. + +[Note 3: TODHUNTER, _A history of the mathematical theories of +attraction and the figure of the earth_, 1873.] + +A cela un disciple de Newton, Dsaguliers, rpondait qu'aucune loi +d'attraction, aucune distribution de densit l'intrieur ne pouvait se +concilier avec l'ellipsode allong. C'tait aller trop loin. Clairaut +montra depuis qu'avec un noyau solide d'une forme convenable +l'ellipsode allong pourrait tre figure d'quilibre. D'autre part, +l'Anglais Childrey estimait que la Terre devait tre allonge parce +qu'il tombe annuellement sur les ples plus de neige que le Soleil n'en +peut fondre. C'tait mconnatre l'influence de la marche des glaciers +et de la drive des banquises. + +La thse de Newton trouvait d'ailleurs des partisans distingus, mme en +France. En 1720, un crit anonyme parut sous le titre: _Examen +dsintress des diverses opinions concernant la figure de la Terre_. +Sous couleur de rapporter impartialement les arguments pour et contre, +il faisait bonne justice des prtentions de Cassini une exactitude +suprieure. L'auteur dissimul de l'Ouvrage tait Maupertuis, +acadmicien et homme du monde, bien reu chez les grands et en rivalit +avec Cassini. En 1732, il publia, sous son nom cette fois, un _Discours +des diffrentes figures des astres_. Il y commente et justifie avec +intelligence les rsultats de Newton. Il montre comment la mesure de +deux arcs de mridien loigns est ncessaire pour dduire des valeurs +un peu sres des demi-axes de l'ellipse. + +Sous l'impression produite par le Livre de Maupertuis, l'Acadmie des +Sciences rsolut de procder une exprience dcisive. Deux expditions +furent organises. L'une devait se rendre au Prou, l'autre en Laponie. +En vue de la mesure des bases, on commanda au mme artiste, Langlois, +deux rgles de fer aussi gales que possible, connues depuis sous les +noms de _toise du Prou et de toise du Nord_. + +[Illustration: Fig. 4 Cercle mridien portatif de Brnner employ pour +la mesure des latitudes dans le Service gographique de l'Arme +franaise.] + +Maupertuis, dsign comme chef de l'expdition de Laponie, se mit en +route en avril 1736. Il emmenait avec lui Clairaut, Camus, Lemonnier +fils, l'abb Outhier; Celsius, professeur d'Astronomie Upsal, se +joignit eux. Deux relations nous sont parvenues, crites, l'une par +Maupertuis, l'autre par l'abb Outhier. Elles se compltent utilement +sur plus d'un point. Les triangulations et les vises astronomiques, +contraries par les marcages, les moustiques, la brume autour des +sommets, la rigueur du climat, furent cependant menes bien dans l't +et l'automne de 1736. On mesura une base de 7406 toises sur la glace +d'un fleuve et l'on s'installa pour le reste de l'hiver dans le village +de Tornea, enseveli sous la neige. Les calculs, mis au net, donnaient 57 +422 toises au degr. La comparaison avec l'arc franais portait +l'aplatissement 1/178, chiffre suprieur celui que Newton avait +prvu. En tout cas, aucun doute ne pouvait subsister sur sa ralit. On +tint la chose secrte, dit Maupertuis, tant pour se donner le loisir de +la rflexion sur une chose peu attendue que pour avoir le plaisir d'en +apporter Paris la premire nouvelle. + +[Illustration: Fig. 5. Cercle azimutal de Brnner, employ dans le +Service gographique de l'Arme franaise.] + +Le dpart eut lieu en juin 1737. Au moment de l'embarquement, un +accident survint. Les instruments tombrent la mer et ne purent tre +repchs que dj endommags par la rouille. On doit reconnatre aussi +que toutes les vrifications dsirables n'avaient pas t faites et leur +omission donna lieu, de la part des amis de Cassini, quelques +critiques justifies. + +La mission du Prou comprenait Godin, Bouguer, La Condamine, plusieurs +auxiliaires. Elle s'adjoignit ultrieurement deux officiers espagnols, +George Juan et Antonio de Ulloa. Godin, le plus ancien acadmicien, +tait le chef nominal. + +Le dpart eut lieu La Rochelle, le 16 mai 1735, prs d'un an avant +celui des acadmiciens du Nord. Mais l'expdition devait durer bien +davantage et les rsultats ne furent lucids que longtemps aprs. On +n'avait pas encore mesur un degr de latitude sur trois quand les +nouvelles d'Europe apprirent le retour et le succs des acadmiciens du +Nord, partis les derniers. + +Ce retard tenait bien des causes et n'avait pas t sans quelque +profit pour la Science. On avait fait escale la Martinique, +Saint-Domingue; on avait entrepris des recherches sur la rfraction, sur +le pendule. C'est Saint-Domingue que Bouguer imagina et fit raliser +le pendule invariable. On arriva Quito le 13 juin 1736; mais partir +de ce moment des difficults sans nombre surgirent, occasionnes par le +climat inconstant du pays, son caractre montueux, l'impossibilit +d'obtenir un concours efficace des autorits espagnoles et des indignes +et aussi, on doit le dire, par le dfaut d'entente des observateurs. +Chacun d'eux s'appliquait garder le plus possible le secret de ses +chiffres et dissimuler dans ses oprations ce qui pouvait donner prise + la critique. Il fut fait, en ralit, deux triangulations distinctes +et trois relations furent publies, dues respectivement Bouguer, La +Condamine et aux officiers espagnols. Nous devons cette circonstance +de connatre divers dtails qu'un rapport fait en commun et laisss +dans l'ombre et qui sont utiles pour apprcier l'exactitude du rsultat +final. Cette critique a t faite d'une manire pntrante par Delambre +dans un travail demeur longtemps indit et que M. Bigourdan a eu le +mrite de mettre en lumire[4]. + +[Note 4: G. BIGOURDAN, _Sur diverses mesures d'arc de mridien, faites +dans la premire moiti du XVIIIe sicle_ (_Bulletin astronomique_, t. +XVIII, p. 320).] + +Bouguer et La Condamine s'taient promis de ne point faire connatre au +public les dterminations astronomiques excutes en premier lieu, +reconnues plus tard dfectueuses, et qu'il avait t ncessaire de +recommencer. Mais La Condamine, crivain facile, causeur brillant et +intarissable, tait l'homme du monde le moins propre tenir strictement +un engagement de ce genre. Les trois acadmiciens, rentrs en France en +1744, 1745 et 1751, mirent le public au courant de leurs aventures et de +leurs travaux. Bouguer publia en 1752 une _Justification des Mmoires de +l'Acadmie_, pour se plaindre des indiscrtions de son collgue. Une +vive polmique s'ouvrit et ne se termina que par la mort d'un des +adversaires. + +[Illustration: Fig. 6. Signal de Saint-Antoine, pylne en briques, +construit pour le Service gographique de l'Arme.] + +Ces querelles personnelles ont perdu de leur intrt aujourd'hui, et ne +doivent pas nous empcher d'accorder, aux uns comme aux autres, le +tribut d'loges qui leur est d. Les missionnaires du Prou, pas plus +que ceux de Laponie, n'ont dit le dernier mot sur la question ardue de +la forme de la Terre. Ils ont, au prix d'efforts et de travaux +mritoires, mis hors de doute la ralit de l'aplatissement. Pour la +valeur du degr de latitude l'quateur, Bouguer donne 56 736 toises, +La Condamine 56 714 toises, les officiers espagnols trouvent 56 768 +toises. Adoptons le premier rsultat, qui tient le milieu entre les deux +autres. Combin avec le degr du Nord, il donne l'aplatissement 1/223, +plus fort que celui de Newton. La correction aurait d, nous ne pouvons +en douter aujourd'hui, tre faite en sens contraire. On arrive au +chiffre plus vraisemblable 1/324 si l'on substitue aux donnes de +Maupertuis celles d'une mission sudoise qui opra sur le mme terrain +de 1801 1803 sous la direction de Svanberg. L'arc du Prou fait aussi +l'objet d'une revision qui s'excute en ce moment par les soins du +gouvernement franais. Tant que les rsultats n'en seront pas publis, +les travaux des acadmiciens du XVIIIe sicle resteront un lment +essentiel dans notre connaissance des dimensions du globe terrestre. Il +faut en dire autant d'un arc de mridien mesur vers la mme poque par +Lacaille dans le voisinage du cap de Bonne-Esprance, repris au sicle +suivant par Maclear et Airy, et que l'intervention du gouvernement +anglais promet d'tendre bientt travers l'Afrique australe tout +entire. + +[Illustration: Fig. 7. Mesure d'une base godsique avec une rgle +monomtallique. La rgle est installe sous un abri, que l'on enlve par +portions pour le reconstruire plus loin. Elle est enferme dans une auge +qui assure l'uniformit de la temprature et vise ses deux extrmits + l'aide de microscopes.] + +D'importantes recherches thoriques s'accomplissaient, vers la mme +poque, dans la voie ouverte par Newton. Mac Laurin, dans son _Trait +des fluxions_, publi en 1742, rsolut le problme de l'attraction d'un +ellipsode homogne de rvolution sur un point intrieur quelconque. Il +dmontra que l'ellipsode aplati est une figure d'quilibre pour une +masse fluide homogne tournant autour du petit axe avec une vitesse +convenable. + +Les _Mathematical dissertations_ de Thomas Simpson, parues en 1743, +tablissent l'existence d'une vitesse angulaire limite, au del de +laquelle l'quilibre relatif est impossible. Elles montrent que deux +ellipsodes diffrents peuvent rpondre une mme vitesse angulaire. + +Tant que les recherches mathmatiques n'avaient pour objet que des corps +homognes, on pouvait douter qu'elles fussent susceptibles d'une +application utile aux plantes. Clairaut fut le premier s'engager avec +succs dans la voie difficile de l'attraction d'un ellipsode +htrogne. Sa _Thorie de la figure de la Terre_ (1743), o se dploie +un talent analytique de premier ordre, demeure sur bien des points un +modle qui n'a gure t dpass. Clairaut suppose que les surfaces +d'gale densit sont, aussi bien que la surface extrieure, des +ellipsodes de rvolution autour d'un mme axe, mais il laisse +arbitraire la loi de variation de densit, aussi bien que la loi de +variation d'ellipticit d'une couche l'autre. Il admet seulement (ce +qui est d'ailleurs fort vraisemblable) que, d'une couche l'autre, la +densit augmente toujours quand on se rapproche du centre. + +Partant de ces hypothses, Clairaut dmontre tout une srie de lois +remarquables. Appelons: + +a, b les demi-axes d'une couche quelconque, [Grec Rho] la densit +correspondante; + +e l'ellipticit b-a/a de cette mme couche; + +e_1 l'ellipticit de la surface externe; + +[Grec Phi] le rapport de la force centrifuge la pesanteur quatoriale +sur la surface externe; + +g_e la pesanteur l'quateur; + +g la pesanteur la latitude [Grec Psi]. On trouve alors: + +_Premire loi._--Les ellipticits vont toujours en croissant de la +surface au centre. + +_Deuxime loi._--Le rapport e/a prend des valeurs croissantes de la +surface au centre. + +_Troisime loi._--Si l'on pose n = (5/2)[Grec Phi] - e_1, on peut crire +approximativement + +g = g_e(1 + n sin [Grec Psi]). + +_Quatrime loi._--L'ellipticit e_1 de la surface externe est toujours +comprise entre [Grec Phi]/2 et 5[Grec Phi]/4. + +_Cinquime loi._--Si l'on regarde _e_ et [Grec Rho] comme des fonctions +inconnues de _a_, on peut crire une quation diffrentielle qui relie +ces deux fonctions, et qui devient intgrable si l'on adopte pour [Grec +Rho] certaines formes simples en fonction de _a_[5]. + +[Note 5: Nous renverrons, pour la dmonstration de ces proprits, au +_Trait de Mcanique cleste_ de Tisserand, t. II.] + +Les trois dernires lois sont prcieuses en ce qu'elles ont lieu pour +toute distribution des matriaux l'intrieur, sous la rserve que +cette distribution rentre dans les hypothses, d'ailleurs passablement +larges et souples, de Clairaut. Il n'est pas toutefois dmontr, ni mme +probable que la constitution du globe terrestre s'y conforme +rigoureusement. Une infraction ces lois, tablie par l'exprience, ne +serait donc pas un paradoxe mathmatique. + +Ces mmes lois sont approximatives, et s'obtiennent en ngligeant la +seconde puissance de l'ellipticit. On peut se permettre cette +simplification pour la Terre et pour la Lune. Il est plus difficile de +s'en contenter pour Jupiter ou Saturne. Dans un Mmoire insr aux +_Annales de l'Observatoire de Paris_, t. XIX, Callandreau a montr +comment les noncs des lois de Clairaut devraient tre complts pour +ces deux plantes. + +La troisime loi confirme et prcise l'nonc de Newton, concernant la +variation de la pesanteur la surface. Elle montre comment la forme du +globe pourrait tre connue exactement par les seules mesures du pendule, +s'il ne fallait pas compter avec les anomalies locales. + +La limite infrieure de l'ellipticit, donne par la quatrime loi, +correspond l'aplatissement de Huygens et la concentration de toute +la masse en un seul point. La limite suprieure conduit +l'aplatissement de Newton et l'homognit de toute la masse. + +Cette quatrime loi se vrifie pour la Terre, Jupiter et Saturne, +c'est--dire pour les astres o la dure de rotation et l'ellipticit +sont l'une et l'autre mesurables. En ce qui concerne le Soleil, Mercure, +Vnus, la Lune et Mars, les deux limites de Clairaut font seulement +prvoir une ellipticit insensible, ce qui est encore conforme +l'observation. Il n'y a pas l, videmment, une dmonstration prcise, +mais une prsomption srieuse pour considrer la thorie de Clairaut +comme exacte dans ses grandes lignes. + +[Illustration: Fig. 8. Transport des abris pour la mesure d'une base. +(Expdition franaise dans la Rpublique de l'quateur, sous la +direction du Colonel BOURGEOIS.)] + + + + +CHAPITRE III. + +RSULTATS GNRAUX DES MESURES GODSIQUES. +VARIATIONS OBSERVES DE LA PESANTEUR A LA SURFACE. + + +En dcidant l'adoption d'une unit de longueur fonde sur les dimensions +du globe terrestre, la Convention nationale donna une impulsion +puissante et durable aux tudes godsiques. De cette poque datent les +perfectionnements apports par Gambey dans la division des cercles, par +Borda dans l'emploi du thodolite et la mesure des bases par les rgles +bimtalliques. La mthode des moindres carrs, la thorie de la +compensation des mesures surabondantes allaient bientt aussi entrer +dans la pratique la suite des mmorables travaux de Gauss et de +Bessel. + +Des ncessits pratiques aises comprendre avaient fait reposer la +valeur du mtre sur les mesures de Delambre et de Mchain, mesures un +peu htives et n'embrassant pas encore toute l'tendue dsirable en +latitude. Mais, quand l'exemple donn par la France eut t suivi dans +les pays trangers avec un succs croissant, quand des chanes de +triangles eurent t traces travers les vastes plaines de la Russie +et de l'Inde, il devint clair que la complexit du problme dpassait ce +que l'on avait d'abord prsum. + +Les mthodes de calcul fondes sur la comparaison de deux arcs seulement +supposent en effet: + +1 Que sur un mme mridien l'arc d'un degr crot rgulirement de +l'quateur au ple; + +2 Que sur deux mridiens diffrents les arcs d'un degr, pris la mme +latitude, ont mme longueur; + +3 Que cette longueur est la mme, latitude gale, dans l'hmisphre +boral et dans l'hmisphre austral. + +Or ces proprits n'appartiennent qu' une catgorie restreinte de +surfaces. Elles ne peuvent tre ralises exactement pour la figure +apparente de la Terre, hrisse d'ingalits et sujette mille +changements avec le temps. Le point de dpart de la godsie consiste +dfinir une surface idale, assez simple pour se prter au calcul, assez +voisine de la surface relle pour que l'on puisse rapporter sans erreur +chaque point de la surface relle un point correspondant de la surface +idale ou _surface godsique_. + +[Illustration: Fig. 9. Abri de campagne pour le cercle mridien. +(Expdition franaise dans la Rpublique de l'quateur.)] + +On pourrait tre tent d'adopter une sphre, cause de la simplicit +qui en rsulterait pour les calculs. Les raisonnements de Newton, +confirms par les mesures d'arc des acadmiciens franais, font prvoir +que la sphre choisie, quel qu'en soit le rayon, s'cartera trop de la +surface relle, et que la correspondance point par point ne pourra tre +tablie avec certitude. + +On se rapprochera davantage de la surface relle si l'on adopte comme +surface godsique un ellipsode de rvolution. On pourra prendre pour +valeurs des demi-axes soit celles que suggre la dynamique dans +l'hypothse de l'homognit, soit celles qui mettent d'accord, dans la +thorie de Clairaut, deux mesures de la pesanteur faites des latitudes +diffrentes, soit enfin celles qui mettent d'accord les valeurs +linaires du degr mesures sous deux latitudes diffrentes. + +Ce dernier choix, qui ne suppose rien sur la constitution intrieure, +sera sans doute jug le plus rationnel. Mais du moment que l'on dispose +de plus de deux arcs de mridien ou de plus de deux mesures de +pesanteur, il faut s'attendre ce que les observations soient +imparfaitement reprsentes, peut-tre mme ce qu'on soit oblig de +leur imputer des erreurs inadmissibles. En prenant pour surface +godsique un ellipsode trois axes ingaux, on disposera de deux +paramtres de plus, mais cet expdient entranera dans les calculs une +complication plus grande, et jusqu' ce jour il n'a pas t trouv +avantageux d'y recourir. + +La dfinition de la latitude, de la longitude, de l'altitude par rapport + l'ellipsode de rvolution ne comporte aucune difficult. Mais ces +grandeurs ne sont pas directement mesurables: on peut au contraire +dfinir les coordonnes gographiques d'un point de la surface relle de +telle manire qu'elles deviennent accessibles l'observation. Ainsi +l'on appelle _latitude_ l'angle de la verticale avec l'quateur ou le +complment de l'angle de la verticale avec l'axe du monde. Pour +direction de l'axe du monde, on adopte le milieu des digressions d'une +circumpolaire en hauteur et en azimut. On a ainsi, trs sensiblement, +l'axe instantan de rotation du globe terrestre. Cet axe n'est pas fixe +par rapport aux toiles, puisqu'il prouve les mouvements de prcession +et de nutation. On ne peut affirmer qu'il soit fixe par rapport au globe +terrestre, mais son excursion totale ne dpasse pas quelques mtres. +Enfin la verticale elle-mme peut changer de direction, dans une faible +mesure, sous l'influence des variations mtorologiques, de la drive +des glaces polaires, de la circulation du fluide interne. On ne peut +donc pas compter, d'une manire absolue, sur l'invariabilit des +latitudes gographiques. + +De mme, le mridien en un point tant dfini par la direction de la +verticale et par celle de l'axe instantan de rotation du globe +terrestre, on ne doit pas se flatter que les diffrences de longitude +soient invariables, ni que la variation de l'angle horaire d'une toile +soit rigoureusement proportionnelle au temps. Mais des oprations +classiques et d'une excution assez rapide permettront toujours +d'installer un instrument dans le mridien et de comparer la marche +d'une pendule celle du Ciel. On s'est demand s'il n'y aurait pas +avantage, pour la dfinition des coordonnes gographiques et de +l'heure, remplacer l'axe instantan de rotation par l'axe principal +d'inertie, qui s'en carte toujours trs peu et qui a plus de chances de +demeurer fixe par rapport des repres terrestres. Ce systme, bien que +soutenu avec talent par Folie, ancien directeur de l'Observatoire +d'Uccle, n'a pas prvalu, et les astronomes sont demeurs fidles aux +dfinitions anciennes. La rforme, en effet, pourrait ne pas atteindre +son but cause des fluctuations de la verticale; et, ce qui est plus +grave, la latitude et la longitude cesseraient d'tre des points +d'observation, toujours vrifiables et n'impliquant aucune hypothse sur +la constitution du globe, pour devenir des rsultats de calcul. Rien +n'indique, en effet, par rapport aux toiles, la situation de l'axe +principal d'inertie. Il faut la dduire de la thorie du mouvement de la +Terre autour de son centre de gravit, thorie ncessairement +imparfaite, en raison de l'ignorance o nous sommes de la constitution +intrieure du globe et des changements qui peuvent s'y accomplir. + +[Illustration: Fig. 10. Montage d'un abri pour les observations +godsiques. (Expdition franaise dans la Rpublique de l'quateur.)] + +L'altitude est galement susceptible de deux dfinitions diffrentes. On +serait tent d'appeler ainsi la longueur intercepte sur la verticale, +partir du lieu d'observation, par la surface godsique, c'est--dire +par l'ellipsode de rvolution qui satisfait le mieux l'ensemble des +mesures d'arc. Malheureusement cet ellipsode est, lui aussi, un tre +fictif, un rsultat de calcul, et l'on n'aperoit pas premire vue la +possibilit de s'y rattacher par des oprations physiques. + +[Illustration: Fig. 11. tablissement d'un signal pour les vises +godsiques. (Expdition franaise dans la Rpublique de l'quateur.)] + +Le point de dpart naturel pour la mesure des hauteurs est la surface +moyenne des mers, obtenue en faisant abstraction des dnivellations +accidentelles ou priodiques produites par les vents et les mares. +Cette surface conciderait avec l'ellipsode de Newton si la Terre tait +homogne, avec l'ellipsode de Clairaut si la constitution intrieure du +globe tait rgulire. Mais elle doit avant tout satisfaire une +exigence qui exclut toute possibilit de dfinition analytique. Elle +doit tre une surface de niveau pour l'ensemble des forces qui agissent +sur le globe terrestre, y compris la force centrifuge, l'attraction des +continents et des montagnes. Cette surface, appele _gode_, peut tre +prolonge travers les terres en vertu de sa dfinition mcanique. Les +parties saillantes, surtout si elles sont formes de roches denses, +dvient le fil plomb et provoquent un renflement du gode, en sorte +que celui-ci reproduit, dans une mesure attnue, les ingalits de la +surface relle. Quand on excute des nivellements de proche en proche +partir du rivage de la mer, c'est par rapport au gode que l'on +dtermine les altitudes des stations successives. La pesanteur au niveau +de la mer tant variable, deux surfaces de niveau ne sont pas spares +partout par une mme distance sur la normale commune. Il serait donc +rationnel de prendre comme mesure de l'altitude finale non pas la somme +des chelons verticaux franchis dans les divers nivellements, mais la +somme des travaux ngatifs accomplis par la pesanteur. A cette condition +seulement, tous les points d'une surface de niveau quelconque auront des +altitudes exprimes par le mme chiffre. Mais, jusqu' prsent, cette +distinction ne prsente gure qu'un intrt thorique. + +[Illustration: Fig. 12. Mesure des bases l'aide des fils de mtal +invar de M. C.-E. Guillaume. Mise en place d'un repre mobile.] + +Quand on excute une chane de triangles, on rduit les angles +l'horizon et l'on ramne la valeur linaire de la base au niveau de la +mer. Cela revient reporter sur le gode les constructions faites, +avec la supposition tacite que la verticale de chaque station, prolonge +jusqu'au gode, le rencontrerait encore normalement. Sauf peut-tre +l'arc du Prou, aucune des triangulations excutes jusqu' ce jour ne +traverse un pays assez montueux ou assez lev pour mettre cette +hypothse en dfaut. Tout cheminement excut avec le thodolite et le +niveau donne, le long d'une ligne dtermine, l'cart de la surface +relle et du gode. Les observations astronomiques associes relient +aux directions fixes fournies par les toiles les verticales des +diverses stations. Elles permettent, en consquence, de construire une +section soit de la surface relle, soit du gode. Avec une srie de +sections parallles, on peut tablir un modle en relief. Quand ce +travail aura t fait pour la plus grande partie du globe terrestre, on +pourra dire quelle est la surface godsique, dfinition simple, qu'il +convient d'adopter comme se rapprochant le plus du gode. + +Il s'en faut de beaucoup, l'heure prsente, que ce vaste programme +soit ralis. En laissant de ct les irrgularits locales, on ne +trouve pas de difficult insurmontable pour placer sur une mme ellipse +les diffrents arcs de mridien mesurs. La concordance, toutefois, est +mdiocre, et l'on ne doit pas esprer, dans la dtermination de +l'aplatissement, une prcision trs leve. Delambre et Mchain +l'valuaient 1/334 d'aprs l'ensemble des triangulations effectues +la fin du XVIIIe sicle. Bessel, en 1837, a propos 1/299,5; Clarke, en +1880, 1/(293,5 1,1). L'erreur probable indique est sans doute trop +faible, car deux seulement des arcs utiliss, de petite tendue, tombent +dans l'hmisphre austral, et la symtrie par rapport l'quateur n'est +point dmontre ni mme vraisemblable d'aprs la distribution des +continents. Les valeurs correspondantes du demi petit axe et du demi +grand axe sont respectivement, en kilomtres, 6356,607 et 6378,284. Le +moment approche, ce qu'il semble, o la discussion de Clarke pourrait +tre reprise avec avantage. Depuis, l'arc anglo-franais a reu une +extension considrable par la jonction de l'Algrie et de l'Espagne. +D'importantes triangulations ont t reprises ou inaugures au +Spitzberg, au Canada, au Prou, dans l'Afrique australe. Ces travaux, +dont une Association godsique internationale encourage le +dveloppement, doivent tre considrs comme ayant pour but de faire +connatre les irrgularits du gode, plutt qu'une valeur plus exacte +de l'aplatissement. Alors mme que tous les arcs de mridien mesurs +seraient applicables sur une mme ellipse, il resterait dmontrer que +toutes ces ellipses ont mme centre, que les lieux des points d'gale +latitude sont plans et de courbure uniforme. Ce dernier point ne peut +tre lucid que par des mesures suffisamment nombreuses d'arcs de +parallle, accompagnes de dterminations de longitudes trs prcises. + +Le doute ce sujet est d'autant plus permis que l'aplatissement propos +par Clarke, tenant le milieu entre les deux chiffres que suggrent les +recherches de Mcanique cleste d'une part, les mesures de la pesanteur +de l'autre, ne concorde d'une manire vraiment satisfaisante ni avec +l'un ni avec l'autre. + +[Illustration: Fig. 13. Mesure des bases l'aide des fils de mtal +invar. Alignement des repres mobiles.] + +Les mesures de la pesanteur, fondes sur l'observation du pendule, +offrent sur les oprations godsiques l'avantage de pouvoir s'excuter +sur toute l'tendue des continents, dans les rgions montagneuses les +plus pres, et jusque dans les les semes au milieu des mers. Elles se +prtent donc une rpartition plus gale entre les deux hmisphres et +entre les diverses latitudes. La troisime loi de Clairaut permettrait, + la rigueur, de dduire l'aplatissement superficiel de deux mesures de +pesanteur seulement, excutes l'une prs de l'quateur, l'autre dans +les rgions polaires. Par la combinaison d'un plus grand nombre de +rsultats, on attnuera l'effet des erreurs d'observation et des +anomalies locales. En suivant cette marche, de Freycinet a trouv, pour +l'inverse de l'aplatissement, 286,2; Sabine, 284,4; Foster, 289,5; +Clarke, en 1880, 292,4. Tous ces aplatissements sont, on le voit, plus +forts que ceux qui rsultent des triangulations. Dans ces dernires +annes, on a trouv le moyen d'effectuer des mesures suffisamment +prcises, mme en pleine mer. Sans doute l'observation du pendule +demeure impraticable bord des navires, mais on y supple par la +lecture simultane du point thermomtrique d'bullition de l'eau et de +la colonne baromtrique. La premire lecture donne en effet, pour la +pression atmosphrique, une valuation indpendante de l'intensit de la +pesanteur, au lieu que la seconde en est affecte d'une manire +sensible. + +[Illustration: Fig. 14. Mesure de l'intervalle de deux repres mobiles +l'aide d'un fil de mtal invar. Le fil, dont la porte est de 24m, est +tendu par deux poids de 10 kg. L'emploi de ces fils, compar celui des +rgles mtalliques, rduit le temps et la dpense exigs par la mesure +des bases dans la proportion de 10 1, sans nuire sensiblement la +prcision.] + +L'observation du pendule prsente encore sur les mesures d'arc +l'avantage de se rapporter une localit prcise, et par suite se prte +mieux l'tude des irrgularits locales. En pays de plaine, la +variation de la gravit avec la latitude suit assez bien les prvisions +de la thorie. Mais le voisinage de la mer ou des montagnes donne +ordinairement lieu des surprises. Des hypothses vraisemblables sur la +densit des masses montagneuses avaient fait penser aux godsiens que +le niveau de la mer pourrait tre relev d'un millier de mtres, dans le +voisinage des ctes, par l'attraction des continents. Les travaux +rcents de M. Helmert, fonds principalement sur l'observation du +pendule dans les Alpes, montrent que cette estimation est exagre. +Entre le gode et l'ellipsode de rvolution qui s'en rapproche le +plus, l'cart ne doit nulle part dpasser 200m. C'est peu en comparaison +des ingalits de la surface relle, qui atteignent 9km de part et +d'autre du niveau des mers, et sont par suite du mme ordre de grandeur +que la diffrence des rayons polaires et quatoriaux. Il y a donc une +influence cache qui diminue l'attraction des parties saillantes et +augmente l'attraction des parties creuses. Cette remarque est +importante, comme nous le verrons dans un des Chapitres suivants, pour +l'tude de la structure interne. Mais, avant d'entrer dans ce sujet +difficile, il est propos de jeter un coup d'oeil d'ensemble sur le +relief actuel et de rsumer l'enseignement qu'il peut nous offrir. + + + + +CHAPITRE IV. + +LES GRANDS TRAITS DU RELIEF TERRESTRE +ET LE DESSIN GOGRAPHIQUE. + + +L'inspection d'un globe terrestre suggre de diviser la surface de notre +plante en deux parties: l'une recouverte d'eau et plus voisine du +centre que le gode ou surface moyenne des mers, l'autre merge et +plus loigne de ce mme centre. + +Ces deux parties sont, tous les points de vue, bien loin d'tre +quivalentes. Non seulement les ocans l'emportent par l'tendue, mais +leur profondeur moyenne, 4000m environ, surpasse de beaucoup l'altitude +moyenne des terres merges, altitude qui ne dpasse pas 700m. Si le +niveau des ocans s'abaissait de 2300m, on obtiendrait ce que les +gographes appellent la _surface d'quidformation_; les nouvelles +lignes de rivage opreraient une rpartition plus juste; les terres +merges formeraient alors la partie du globe que l'on doit considrer +comme saillante et les ocans ne recouvriraient plus que la partie +dprime, de mme volume que la premire (_Pl. I_). + +Il est digne d'attention que le dessin actuel des continents ne serait +pas, dans cette hypothse, profondment transform. On verrait l'Asie +s'agrandir par l'Est, en s'annexant les archipels des Kouriles, du +Japon, des Philippines, plus encore au Sud-Est, o elle engloberait les +les de la Sonde et de l'Australie. L'Europe s'augmenterait au +Nord-Ouest d'une terre nouvelle qui fermerait l'Atlantique au Nord en +runissant la Grande-Bretagne l'Islande et le Groenland. On verrait +apparatre dans l'axe de l'Atlantique deux grandes les longitudinales +jalonnes de foyers volcaniques. Ces changements excepts, on peut dire +que les grandes masses continentales et les grandes dpressions +ocaniques conserveraient peu prs leur importance et leur situation +relatives. + +Mais, pas plus dans l'tat nouveau que dans l'tat actuel, on ne verrait +apparatre l'galit ou la symtrie entre les deux hmisphres. Il y a +deux fois plus de terres merges au nord de l'quateur qu'au sud. Leur +importance va toujours croissant, dans l'hmisphre boral, depuis +l'quateur jusqu'au cercle polaire. Dans l'hmisphre austral elle va en +diminuant de l'quateur jusque vers le cinquantime degr de latitude, +o la mer rgne peu prs sans partage. Les terres se montrent de +nouveau dans les hautes latitudes antarctiques et forment une masse +continentale importante autour du ple Sud, au lieu que le ple Nord est +occup par une mer profonde, comme l'a montr l'exploration de Nansen. + +Un mme parallle, en gnral, traverse aussi bien des bassins profonds +que des plateaux levs. On ne peut donc pas considrer l'altitude comme +tant une fonction de la latitude; il n'y a point accumulation spciale +des terres vers les ples ni vers l'quateur et la crote solide +participe, tout aussi bien que la mer, l'aplatissement godsique. On +ne peut pas non plus rattacher simplement l'altitude la longitude, en +regardant la surface comme forme de fuseaux alternativement soulevs et +dprims. Toutefois cette reprsentation serait dj plus prs de la +ralit. Les masses continentales, et plus encore les presqu'les, ont +tendance se dvelopper dans le sens Nord-Sud plutt que dans le sens +Est-Ouest. + +Le contraste not tout l'heure entre les calottes polaires rentre dans +une loi plus gnrale. Le relief ne manifeste pas une distribution +symtrique autour d'un centre, mais au contraire une opposition +diamtrale des dpressions aux saillies et _vice versa_. Ainsi le centre +du continent asiatique a pour antipode le centre de l'ocan Pacifique. +Que l'on dcrive sur un globe terrestre un grand cercle ayant son ple +dans l'Europe occidentale, on limitera un hmisphre o il y aura +presque galit entre la terre et la mer, pendant que, pour l'hmisphre +oppos, le rapport correspondant sera seulement 1/8,3. Si l'on considre +les surfaces continentales du premier hmisphre, on trouve que le +vingtime seulement de leur surface a pour antipodes des terres +merges. + +Cette circonstance tmoigne, tout aussi bien que l'aplatissement, en +faveur de la fluidit primitive de la Terre. Elle montre que, au moins +une certaine poque, les pressions ont pu se rpartir et se transmettre + travers toute la masse du Globe avec une certaine libert. On pourrait +tre tent de voir dans le mme fait une infraction au principe pos par +Newton, concernant l'galit des pressions exerces au centre par +diverses colonnes liquides. Il semble, en effet, que la pesanteur doit +reprendre la mme valeur en des points symtriques par rapport au +centre, en sorte que l'quivalence des pressions exige l'galit des +altitudes. Mais cette consquence n'est force que si l'on suppose la +Terre homogne, et l'ingale densit des matriaux du globe terrestre +peut aisment compenser une diffrence de longueur, d'ailleurs +relativement faible. + +Aprs l'abaissement fictif que nous avons fait subir au niveau des mers +pour obtenir la surface d'quidformation, le groupement des terres +merges rentre plus exactement dans une formule simple. On peut dire +qu'elles se rattachent trois masses principales, situes dans +l'hmisphre Nord, qui prennent leur plus grande extension vers le 60e +degr de latitude nord, vont en s'amincissant vers le Sud, +disparaissent, et se retrouvent soudes ensemble vers le ple austral. +Ces trois masses continentales ont respectivement leurs centres dans la +Scandinavie, la Sibrie orientale, la rgion du lac des Esclaves, +c'est--dire qu'elles sont espaces de 120 en longitude. La sparation +admise ici entre l'Europe et la Sibrie orientale semblera peut-tre +quelque peu fictive. Elle se justifie par l'existence d'une dpression +qui, tout en n'tant pas occupe par la mer, n'en est pas moins trs +marque et trs tendue. D'ailleurs ces trois rgions constituent des +plateaux archens, mergs de longue date et qui ont joui travers les +priodes gologiques d'une stabilit presque complte. + +Les extensions donnes l'Europe au Nord-Ouest, l'Asie au Sud-Est se +justifient non seulement par le relev des profondeurs marines, mais par +la Gologie historique. La rpartition des espces vgtales et animales +dans les les, la nature des dpts ramens par les sondages, montrent +que ces portions de mer peu profondes, rattaches aux continents +actuels, ont t effectivement merges une poque o la vie tait +dj rpandue la surface de la Terre. + +Il est remarquer que l'Australie, considre comme prolongement +pninsulaire de l'Asie, l'Afrique considre comme annexe du plateau +Scandinave, n'admettent point le mme mridien central que la masse +continentale dont on fait dpendre chacune d'elles. L'une et l'autre +sont dvies fortement du ct de l'Est: une diffrence de mme sens et +non moins marque existe, en longitude, entre l'Amrique du Nord et +l'Amrique du Sud. + +La liaison des pninsules australes aux continents est imparfaite et le +rtrcissement des terres merges, quand on marche du Nord au Sud, ne +se fait pas d'une manire continue. Il existe en effet une zone +transversale de rupture peu prs parallle l'quateur et situe +quelque distance au nord de celui-ci. + +Le long de cette zone on voit s'enchaner des bassins approximativement +circulaires, bords de hautes montagnes ou de cassures rcentes. Ce sont +des rgions instables, sujettes aux ruptions ou aux tremblements de +terre. On les nomme les _fosses mditerranennes_, parce que le foss +qui spare l'Europe de l'Afrique en fournit les exemples les mieux +caractriss et les mieux connus. Il faut y joindre les chotts +Sahariens, la Mer Noire, la Mer Morte, la dpression Arabo-Caspienne, +celle du Turkestan chinois, les mers du Mexique et des Antilles. + +On doit Lowthian Green d'avoir donn un nonc gomtrique embrassant +ces divers faits. Il suffit de considrer les centres des trois masses +continentales de l'hmisphre Nord comme les sommets d'un ttradre +rgulier inscrit dans la sphre, et dont le quatrime sommet tomberait +au ple antarctique. Les artes et notamment les parties voisines des +sommets, correspondront alors des rgions saillantes, les centres des +faces aux points de plus grande dpression. On peut aussi dplacer les +sommets du ttradre de quantits gales sur des droites partant du +centre, de manire faire grandir le solide en le laissant semblable +lui-mme. Quand son volume sera devenu quivalent celui de la sphre, +les pointements qui apparatront en dehors de la sphre reprsenteront +approximativement les continents. On reconnat sans peine qu'ils seront +largis au Nord, allongs en pointe vers le Sud, que leur dveloppement +sera maximum vers le 60e degr de latitude Nord, pendant que les mers +auront leur plus grande extension d'une part au ple Nord, de l'autre +vers le 55e degr de latitude australe (_Pl. II_). + +L'accord avec les faits est assez remarquable pour engager la +recherche d'une explication physique. La Terre, dans son ensemble, +montrerait une tendance se dformer, partir d'un ellipsode de +rvolution, pour se rapprocher de l'aspect extrieur d'un ttradre +rgulier. Or on peut citer des expriences o cette dformation +s'accomplit, pour ainsi dire, spontanment. Un tube cylindrique de +caoutchouc, quand la pression du milieu ambiant augmente, prend une +section triangulaire: un ballon de verre o l'on a fait le vide et que +l'on chauffe la temprature de ramollissement du verre se dprime en +quatre points situs 120 degrs les uns des autres. L'exprience +russit encore avec un ballon sphrique de caoutchouc que l'on dgonfle +progressivement. Dans ces divers cas la dformation est impose parce +que le volume de l'enceinte diminue proportionnellement plus vite que la +superficie de l'enveloppe. Il y a lieu de penser que le mme conflit +doit se produire dans le refroidissement d'une plante primitivement +fluide et qui s'enveloppe d'une crote, suivant la conception de +Descartes. La surface de cette enveloppe peu conductrice arrive assez +vite la temprature d'quilibre qu'elle doit prendre sous l'influence +des rayons solaires. A partir de ce moment toute la dperdition de +chaleur se fait aux dpens de la masse interne, qui se contracte par +suite plus que l'corce, et, comme celle-ci n'est pas assez tenace pour +se soutenir sans appui, la conservation de la forme sphrique est +impossible. + +Maintenant la dformation a-t-elle comme terme ncessaire un ttradre? +On a invoqu, pour le dmontrer, soit le principe de la moindre action, +soit le principe de la conservation de l'nergie. On fait valoir que, la +sphre ayant la proprit d'enfermer le plus grand volume possible sous +une surface donne, le ttradre est, parmi les polydres rguliers +convexes, celui qui enferme sous une surface donne le plus petit +volume. Le ttradre serait par suite, entre les figures drives de la +sphre, celle qui ralise au prix du plus petit changement de surface +une diminution de volume impose. Mais cette consquence ne serait +rigoureuse que si le champ des dformations tait limit aux figures +convexes, et ni la thorie, ni l'observation ne donnent lieu de croire +qu'il en soit ainsi. Malgr cette incontestable lacune mathmatique, le +systme de Green est digne d'une grande attention cause du nombre des +faits qu'il se montre capable de comprendre et d'assimiler. Il la mrite +d'autant mieux que l'auteur a russi faire rentrer dans sa thorie les +deux anomalies les plus apparentes que prsente, premire vue, le +dessin gographique. + +Il y a lieu de se demander, en effet, pourquoi les trois masses +continentales allonges suivant un mridien prsentent une solution de +continuit, une cassure oriente paralllement l'quateur et d'o +vient que, dans chacune de ces artes, la partie australe est dvie +vers l'Est par rapport la moiti Nord. + +L'explication, analogue celle des vents alizs, fait intervenir la +rotation du globe et la force centrifuge. Lorsque les sommets du +ttradre situs dans l'hmisphre Nord accusent leur saillie, ils +effectuent autour d'eux une sorte d'aspiration et empruntent des +matriaux au Nord comme au Sud. Mais c'est dans le premier cas que le +changement de vitesse rsultant de la variation de latitude est le plus +sensible. Les masses venues du Nord et s'loignant de l'axe ont une +vitesse acquise trop faible et demeurent en retard sur la rotation de la +Terre. + +Inversement, les matriaux appels de l'quateur vers la protubrance +Sud possdent la suite de ce dplacement un excs de vitesse et +prennent l'avance sur la rotation du Globe. Il se produit ainsi sur +chaque arte mridienne du ttradre une sorte de torsion, capable de +dterminer la rupture et d'entraner vers l'Est la partie australe. La +ligne de discontinuit, marque par le chapelet des fosses +mditerranennes, est une nouvelle aire de dpression, ajoute celle +que constituent dj les centres des faces du ttradre. Si l'on nglige +cet effet de torsion, le diamtre issu de chaque sommet va passer au +centre de la face oppose. La correspondance diamtrale des dpressions +et des saillies, indique par l'observation, est aussi une consquence +de la dfinition gomtrique du polydre. + +C'est surtout cette concordance qui assure l'hypothse ttradrique +une grande supriorit sur la thorie propose antrieurement par lie +de Beaumont pour coordonner gomtriquement les principaux traits du +relief terrestre. Cette thorie, aprs avoir pass par une priode de +brillante faveur, n'a plus de partisans aujourd'hui. Nous en dirons +cependant quelques mots, parce qu'elle a son point de dpart dans +l'observation de faits bien avrs et qui ne doivent pas tre perdus de +vue. + +L'ide qu'une loi prcise commande la distribution des parties +saillantes et dprimes n'est pas invraisemblable _a priori_. Il n'y a +pas de chane de montagnes o l'on ne reconnaisse avec facilit la +rptition frquente d'un petit nombre d'alignements. Cette circonstance +ne peut tre mise en doute, bien qu'elle soit un peu exagre dans +certaines cartes topographiques, en raison de la propension qu'on +prouve, dans la description d'un objet compliqu, simplifier et +rpter des traits dj connus. Ce paralllisme est un vestige des +puissants efforts latraux qui ont suivi la consolidation de l'corce et +en ont altr le niveau. La direction dominante d'une chane rsume +l'effort principal, pousse ou traction, qui lui a donn naissance. +Entre cet effort primitif et les mouvements ultrieurs qui sont venus +superposer leurs effets aux siens, entre les efforts simultans qui ont +agi dans diverses rgions de la Terre, y a-t-il indpendance ou +coordination gomtrique? La seconde opinion est plus probable dans +l'hypothse de la fluidit primitive et d'une corce relativement mince +et certaines analogies font prvoir que les lignes de moindre +rsistance, o se produiront les plissements, fractures ou dchirures, +dessineront les artes d'un polydre rgulier inscrit. C'est ainsi que +des formes polygonales d'une rgularit remarquable apparaissent dans la +solidification d'une crote qui se fendille par retrait. L'exprience en +est souvent faite dans les creusets des mtallurgistes. Les colonnades +basaltiques, dont les affleurements dessinent parfois des pavages +hexagonaux presque parfaits, ont pris naissance de cette manire dans le +refroidissement des coules de lave. + +Maintenant quel polydre rgulier convient-il d'associer la sphre +pour expliquer les principaux traits du relief terrestre? lie de +Beaumont a donn la prfrence au dodcadre, dont les faces sont des +pentagones. Le motif de ce choix est la facult que l'on possde, en +prolongeant par des grands cercles les artes ou les diagonales des +faces, de constituer la surface de la sphre un rseau trs riche, +dou de proprits gomtriques nombreuses. Mais cette richesse mme, en +rendant trop facile l'tablissement de concidences approches avec les +chanes de montagnes terrestres, enlve ces concidences beaucoup de +leur prix. Il est rationnel videmment d'attacher une importance +particulire soit aux artes mmes du dodcadre, soit aux lignes qui en +drivent le plus directement. lie de Beaumont met part quinze grands +cercles, qu'il appelle _cercles primitifs_, et qui peuvent tre associs +trois trois, de manire former des triangles trirectangles, +admettant chacun comme ple un sommet du dodcadre. Le mode +d'orientation adopt par lui consiste faire tomber l'intersection de +deux cercles primitifs rectangulaires sur le mont Etna, et faire +pivoter le systme jusqu' ce qu'un autre cercle primitif vienne +s'aligner sur la Cordillre des Andes. Mais les concidences obtenues de +cette manire ne sont pas assez prcises pour entraner la conviction et +les chanes de montagnes ainsi rattaches des lignes homologues n'ont, +d'aprs l'histoire gologique, aucun titre tre considres comme +contemporaines. Enfin, objection plus grave, le dodcadre pentagonal +est une figure centre. A chaque sommet correspond comme antipode un +autre sommet, au centre de chaque face le centre d'une autre face. Si +donc le Globe terrestre tait construit sur ce plan, il devrait arriver +qu' une partie saillante correspondrait une autre partie en relief +diamtralement oppose. C'est le contraire qu'on observe dans presque +tous les cas. Il faut donc plutt chercher la formule de coordination du +ct des solides rguliers qui, comme le ttradre, ralisent +l'association inverse. Pour ces diverses raisons on a cess d'attribuer +au dodcadre pentagonal aucune signification concrte, et la discussion +est circonscrite entre les partisans du ttradre de Green et ceux qui +refusent de voir dans l'ensemble du relief terrestre aucune +manifestation de symtrie. + +On ne peut nier cependant que les crtes des montagnes, les lignes de +rivage formes par voie de cassure, les axes des fosses ocaniques +allonges, ne manifestent une prfrence pour certaines orientations. +lie de Beaumont, en dressant la liste des angles de position par +rapport au mridien pour les chanes de montagnes les mieux tudies, +trouvait des chiffres groups en trs grand nombre autour de certaines +valeurs particulires. Plus tard, J. Dana a tabli par de nombreux +exemples la prdominance de deux alignements: l'un du Sud-Ouest au +Nord-Est, l'autre du Nord-Ouest au Sud-Est. Au premier se rattachent la +cte asiatique orientale, l'axe de la Nouvelle-Zlande, la chane des +Alleghanys, l'axe de l'Atlantique Nord, l'axe de l'Atlantique Sud, les +monts Scandinaves. On peut faire rentrer dans le second le grand axe du +Pacifique, les montagnes Rocheuses, la cte du Prou, le chenal de +l'Atlantique moyen, divers groupes d'les du Pacifique. Si ces +alignements taient visibles dans toutes les parties du Globe, sa +surface pourrait tre assimile un chiquier de cases rhombodales +obliques sur le mridien et spares par des lignes de relief ou de +rupture. Mais il faut se rappeler que beaucoup de chanes montagneuses, +dont l'existence passe est atteste par la discordance ou le plissement +des couches, ont actuellement disparu, ensevelies par la mer ou niveles +par l'rosion. Ces causes de ruine ont t relativement peu actives sur +notre satellite, et il en rsulte que la disposition en chiquier est +plus aisment reconnaissable sur le globe lunaire que sur le ntre. + +Au lieu d'tudier la disposition en plan des lignes de relief, on peut +se demander si quelque loi gnrale ne se dgage pas de l'examen des +coupes verticales. + +On est gnralement port regarder les continents comme des +intumescences convexes, les mers comme des cuvettes concaves. L'ensemble +des nivellements et des sondages modernes montre que cette manire de +voir est fort loigne de la vrit. Le fond des bassins ocaniques est +habituellement convexe. Non seulement il participe la courbure +gnrale du Globe, mais il a sa courbure propre, qui est, au moins dans +un sens, encore plus marque. De la sorte, les parties les plus creuses, +appeles _fosses ocaniques_, sont rejetes prs des bords et forment +des valles allonges parallles aux lignes de rivage. + +Les continents offrent exactement la disposition inverse, ou du moins +ils l'ont prsente au moment o ils ont merg, avant que l'rosion +n'ait eu le temps de modifier leur structure. Leur partie centrale est +une cuvette ou un assemblage de cuvettes, et les chanes de montagnes +suivent les ctes. Les fleuves ns dans l'intrieur sont obligs, pour +rejoindre la mer, de faire brche travers une barrire plus ou moins +leve. Les coupes de l'Afrique australe, de l'Amrique borale suivant +des parallles ressemblent celles d'une assiette renverse suivant un +diamtre. Si l'on veut dfinir la montagne comme tant le squelette du +continent, on doit considrer ce squelette comme extrieur, la faon +de la coquille d'un crustac. + +Cette structure a t plus ou moins, l'origine, celle de tous les +continents. Depuis, elle est devenue moins nette dans beaucoup de cas, +l'rosion ayant affaibli ou ras la ceinture de montagnes et accru par +sdimentation le domaine de la frange ou bordure externe. Des +communications de plus en plus larges se sont tablies entre les bassins +intrieurs et les mers voisines. Il reste cependant en Asie, en Afrique, +dans l'Amrique du Nord, des rgions tendues sans coulement aucun vers +l'Ocan. + +Partout les points de grande altitude sont plus voisins de la mer que du +centre du continent, et tendent s'aligner, comme les fosses +sous-marines, paralllement au rivage. L'ensemble de ces faits se rsume +dans une loi que M. de Lapparent nonce ainsi: Au moment o une grande +ligne de relief se constitue sur le Globe, elle forme le rivage d'une +dpression ocanique ou lacustre sous laquelle elle s'enfonce par son +versant le plus inclin et, en gnral, l'importance de la chane +laquelle elle donne naissance est en rapport avec celle de la dpression +qu'elle ctoie. + +La dissymtrie des versants est une loi gnrale. Le versant le plus +rapide, faisant face la plus grande dpression, est en moyenne deux +fois plus inclin que l'autre. On arrive au fond des fosses ocaniques +par une pente rapide quand on vient de la terre, par une pente douce +quand on vient du large. Dans les contres couvertes de plissements en +chelons, l'altitude va croissant d'une ride l'autre du ct o elles +prsentent toutes l'inclinaison la plus forte. Mais cette structure est +sujette tre modifie par l'rosion. La dernire ride, la plus haute +et la plus expose aux vents humides, est voue une ruine plus +prompte. Les cours d'eau y font brche en reculant leurs sources, et la +ligne de partage des eaux se trouve frquemment reporte en arrire des +sommets les plus levs. + +La manire dont la glace et les eaux pluviales interviennent pour +transformer le relief terrestre nous est connue par l'observation +quotidienne. Elle fait l'objet de Chapitres importants dans les Traits +de Gologie et de Gographie physique. Nous ne ferons qu'effleurer cette +question, malgr l'intrt toujours actuel qu'elle prsente, parce +qu'elle nous carterait de notre objet principal, qui est d'clairer par +l'tude de la Terre celle des autres corps clestes. + + + + +CHAPITRE V. + +L'HISTOIRE DU RELIEF TERRESTRE. +LES PRINCIPALES THORIES OROGNIQUES. + + +En cherchant dfinir les grands traits du relief terrestre, nous avons +reconnu que ces traits, premire vue irrguliers et capricieux, +deviennent mieux intelligibles quand on se place au point de vue +historique. Ils tendent se rapprocher d'une formule simple et presque +mathmatique si on les considre comme les restes d'une structure +primitive que des causes toujours en action tendent effacer. + +Ces causes, dont l'tude forme l'objet principal de la Gographie +physique, drivent toutes plus ou moins directement de la radiation +solaire. L'atmosphre, l'eau, la glace modifient le relief du Globe avec +lenteur dans les rgions arides, avec une promptitude relative dans les +contres o les prcipitations sont abondantes. La substance des +montagnes, entrane peu peu, vient s'taler sur les plaines ou se +dposer prs des rivages. Les profondeurs mmes de l'Ocan reoivent un +continuel dpt de dbris organiques. Mais leur comblement ne s'opre +qu'avec une lenteur extrme, et c'est l, mieux que sur les terres +merges, que l'on peut trouver les caractres encore reconnaissables de +la structure initiale. + +A ce sujet, une remarque importante doit tre faite: l'ensemble des +causes actuelles, de celles dont nous pouvons mesurer les effets dans la +priode historique, concourt d'une manire vidente au nivellement +gnral de la surface. L'rosion dtruit les montagnes, les sdiments +comblent les mers. Parfois, il est vrai, l'rosion, en dchaussant des +massifs de roches dures, fait apparatre des formes plus abruptes, mais +elle n'accrot jamais l'altitude des cimes. Les cnes soulevs ou +construits par des ruptions volcaniques, les redressements locaux qui +peuvent rsulter des tremblements de terre n'ont qu'un volume +insignifiant en comparaison des chanes de montagnes, plus insignifiant +encore auprs des fosses ocaniques. Ce ne sont donc pas les causes +actuelles, celles qui accumulent sous nos yeux les terrains stratifis, +qui ont pu crer le relief terrestre, tablir des carts de 9km 10km +dans le sens vertical entre la surface relle et le gode. L'rosion ne +rend pas compte de la figure actuelle des montagnes, moins encore de +l'existence des fosses ocaniques. + +[Illustration: Fig. 15. Exemple de formes superficielles en rapport avec +la structure interne. (Cluse du Jura bernois.) DE LAPPARENT, _Abrg de +Gologie_, _fig._ 25, p. 105.] + +On a le droit, assurment, en Gologie, de limiter le champ de ses +recherches. C'est ainsi qu'une cole nombreuse, longtemps prpondrante +en Angleterre sous l'influence de Lyell, ne voulait reconnatre que +l'action des causes actuelles, relguant tout le reste dans un pass +lointain et inaccessible. L'Astronomie nous fait une obligation de nous +placer au point de vue inverse: la formation des terrains stratifis, +l'action de l'air et de l'eau sur la surface deviennent dans l'volution +d'un corps cleste des pisodes presque ngligeables. Certaines plantes +ont dj travers cette phase de leur histoire; d'autres ne l'ont pas +encore atteinte et, sur la Terre elle-mme, l'action habituellement +cache et assoupie des forces internes se rvle comme prpondrante par +la grandeur de ses effets. Leur rle du reste n'est pas termin; il est +fort possible qu'elles interviennent encore de nos jours, concurremment +avec les agents atmosphriques, ou qu'elles provoquent dans l'avenir de +nouveaux cataclysmes, aprs un repos qui aurait embrass la priode +historique tout entire. + +Tant que les sondages ocaniques sont demeurs rares et clairsems, les +chanes de montagnes sont apparues comme les accidents les plus +importants du relief terrestre. On a d reconnatre que leur formation +tait troitement mle l'histoire du Globe, mme depuis l'apparition +de la vie sa surface. En effet, les couches videmment constitues par +des dpts lentement accomplis dans une nappe liquide, couches +primitivement horizontales, prsentent des redressements, des plis, des +dislocations qui accusent l'intervention de forces extrmement +puissantes. D'autre part, une chane de montagnes est ncessairement +plus ancienne que les dpts horizontaux qui sont venus s'appuyer sur +ses flancs. L'poque de la formation de ces dpts, comme celle de la +formation des couches plisses, est caractrise par les dbris +organiques qui s'y trouvent. Un examen attentif permet donc d'tablir un +ordre chronologique entre les chanes de montagnes et l'on peut esprer +de reconstituer les tats successifs du relief terrestre. Cette branche +d'tudes (_Godynamique interne ou Orognie_) a fait dans ces derniers +temps de trs grands progrs, et la connaissance de ses principaux +rsultats est utile pour aborder l'examen des plantes autres que la +Terre. + +[Illustration: Fig. 16. Exemple de plis couchs amincis, tirs et +partiellement enlevs par ablation superficielle. DE LAPPARENT, _Abrg +de Gologie_, _fig._ 158, p. 400.] + +Les pays de montagnes offrent des coupes naturelles o la srie des +couches apparat premire vue, o les terrains de mme nature et de +mme ge se retrouvent de part et d'autre d'un accident de terrain qui +les interrompt. Les parties externes du massif prsentent de nombreux +plis, parfois rgulirement onduls, mais le plus souvent redresss, +renverss, couchs, charris par de puissants efforts latraux. +L'paisseur d'une mme couche est loin d'tre uniforme dans toute son +tendue. Il n'est pas rare de voir une srie de plis comprime en forme +de coin ou dilate en ventail. Il arrive mme que la continuit d'une +mme couche est interrompue par une _faille_ ou dnivellation brusque. +En pareil cas le compartiment rest au niveau le plus lev chevauche +frquemment sur l'autre, et l'ordre de superposition primitif se trouve +renvers. La production de failles successives et de charriages +conscutifs aboutit la structure _imbrique_ ou _en cailles_, souvent +observe dans les Alpes franaises. + +[Illustration: Fig. 17. Exemple d'une structure montagneuse +imparfaitement transforme par l'rosion. Causse du Larzac. (D'aprs la +Carte au 1/200000 dresse par le Service gographique de l'Arme. +Feuille de Rodez.)] + +Bien que les failles rpondent, en gnral, des effondrements sur +place, elles n'accusent point leur existence par des murs verticaux. +L'rosion est intervenue pour adoucir le relief. Elle arrive mme, avec +le temps, faire disparatre toute diffrence de niveau entre des +plaines contigus, dont les stratifications sont discordantes. Les eaux +peuvent aussi enlever la tte d'un pli couch, en couper la racine. Et, +quand les fragments pargns ont t charris par la suite 30km ou +50km de distance, on conoit qu'il puisse devenir trs difficile de +remonter leur origine et leur situation initiale. Ces +bouleversements indniables n'embrassent en somme que des portions +restreintes de la surface terrestre. A ct d'elles de vastes plateaux +ont gard, travers toutes les priodes gologiques, leur cohsion et +leur horizontalit. Il n'y a pas lieu de penser que les masses +continentales et les fosses ocaniques aient subi dans leur +configuration gnrale de changements bien essentiels, part ceux que +nous avons signals et qui ont cart le dessin des rivages de la +symtrie ttradrique. + +Il est vident que les ingalits de la surface terrestre doivent +s'expliquer par des causes qui ont agi depuis la solidification de cette +surface. La doctrine dominante ce sujet, au commencement du XIXe +sicle, tait la thorie des soulvements propose par Lopold de Buch. +Le fait qui lui sert de base est le suivant: on trouve, dans la partie +centrale des chanes les plus importantes et les plus hautes, des +massifs de roches cristallines ou primitives, sans apparence de +structure stratifie, et dpassant en altitude les zones plisses qui +les sparent de la plaine. Partant de l Lopold de Buch admet que, la +crote s'tant forme et ayant acquis, par sdimentation, une grande +paisseur, des roches en fusion chasses par un excs de pression +interne ont soulev cette crote, et l'ont perce en quelques points +faibles, en rejetant droite et gauche les roches stratifies. + +Cette manire de voir est naturellement repousse par les thoriciens +qui n'admettent pas la fluidit interne du globe, par ceux qui pensent +que la solidification a d commencer par le centre et progresser vers la +surface. Mais elle n'a mme pas conserv de partisans dans l'cole +adverse, qui tient pour l'existence actuelle de l'corce mince. En +effet, l'tude plus attentive des groupes montagneux a prouv que les +masses primitives n'ont dans les plissements et les soulvements du sol +qu'un rle passif. Elles ne sont venues au jour que longtemps aprs leur +solidification, et ne se sont point dverses en nappes liquides. Chaque +fois que les roches fondues ont russi percer, c'est en profitant de +fissures antrieures et non en soulevant les couches superficielles. +Enfin les massifs cristallins prsentent jusque prs de leur cime des +restes de stratifications horizontales. Il en rsulte que leur +couverture sdimentaire a t lentement enleve par l'rosion, et non +refoule par un soudain cataclysme. + +[Illustration: Fig. 18. Exemple de formes superficielles en discordance +avec la structure interne. (Coupe des Dents de Morcles, Suisse.) De +Lapparent, _Abrg de Gologie_, _fig._ 161, p. 405.] + +Une autre origine possible du relief terrestre est le plissement de +l'corce par contraction. Ainsi qu'lie de Beaumont l'a indiqu avec une +nettet parfaite ds 1829, un globe fluide, qui se refroidit et +s'enveloppe d'une crote peu conductrice, arrive assez vite ne plus +perdre par sa surface que la chaleur emprunte aux couches internes; la +temprature de la surface tend vers une limite fixe, qu'elle a dj +peu prs atteinte, pendant que la temprature interne continue +s'abaisser. L'corce, se contractant moins que le noyau, prend +relativement celui-ci un excs d'ampleur, qui, sous l'action de la +gravit, fait perdre la surface la figure sphrique. On pourrait +supposer que cette dformation s'accomplira par des affaissements locaux +avec rupture. En fait les normes pressions qui rgnent dans l'corce +terrestre communiquent aux roches une plasticit qu'elles n'ont point +dans les expriences de laboratoire et ce sont des plissements que l'on +observe. + +Les crtes des plis tendent-elles s'loigner du centre de la Terre ou +sont-elles simplement en retard sur l'affaissement des parties voisines? +La question ne semble pas aise rsoudre. Dans l'ensemble +l'affaissement doit prdominer, puisque le globe se refroidit; mais des +soulvements locaux restent possibles et lie de Beaumont n'y voyait +point de difficult. Sans doute, dans un esprit de raction contre la +doctrine de Lopold de Buch, une autre cole, qui se rclame de Constant +Prvost, ne veut laisser dans l'orognie aucune place aux soulvements. +Elle ne reconnat que des mouvements centriptes ingalement rpartis. +Mais cette thorie ne semble pas capable de s'assimiler tous les faits. +Les terrains sdimentaires dont on retrouve des fragments prs des plus +hautes cimes cristallines existent dans les mmes rgions en masses +considrables parfaitement niveles et rgulires. Il est plus facile de +concevoir un soulvement local qu'un affaissement qui aurait port sur +une contre entire sans amener de dnivellation ni de rupture. Des +roches contemporaines se rencontrent en grandes masses des niveaux +extrmement diffrents. Le grand plateau du Colorado est demeur +au-dessous du niveau de la mer depuis le commencement de l'poque +carbonifre jusqu' la fin de la priode crtace. Il a reu dans cet +intervalle 3000m 4000m de sdiments, ce qui prouve qu'il a continu +s'enfoncer, car les sdiments ne se dposent en quantits importantes +qu' de faibles profondeurs. Depuis il a merg sans que l'on puisse +dire si l'ascension a pris fin actuellement, et, si l'on rtablissait +tout ce que l'rosion lui a enlev, ce plateau aurait maintenant 6000m +d'altitude. Cet exemple, que nous empruntons M. J. Le Conte[6], est +assurment un des plus frappants, mais il est loin d'tre isol et l'on +doit tenir des soulvements tendus pour possibles, alors mme que leur +lenteur ne permettrait pas d'en suivre la marche par l'observation. + +[Note 6: J. LE CONTE, _Earth crust movements and their causes_ +(_Science_, Vol. V, n 113).] + +On a tent de dmontrer que la chute de temprature, depuis l'poque de +solidification de la surface jusqu' l'poque actuelle, est insuffisante +pour provoquer des plissements aussi considrables que ceux qu'on +observe et pour rendre compte du relief terrestre. Ce raisonnement, +prsent par M. Fisher[7] dans l'hypothse d'un refroidissement subit, +n'est pas concluant, ainsi que l'a fait voir M. G.-H. Darwin, parce +qu'il laisse dans l'ombre l'intervention de la pesanteur. Quand la +contraction par refroidissement a dtermin un pli, mme peu accus, des +sdiments se dposent dans la partie concave, la surchargent et +l'obligent s'enfoncer encore. Les matires liquides situes au-dessous +refluent sous les parties saillantes et les soulvent. Les diffrences +de niveau tendent ainsi s'exagrer jusqu' ce qu'une rupture se +produise. + +[Note 7: _Philosophical Magazine_, Vol. XXIII, 1887.] + +[Illustration: Fig. 19. Exemple d'une structure montagneuse entirement +sculpte par l'rosion. Rgion des sources du Rhne et de l'Aar. +(D'aprs la Carte au 1/100000: la Suisse, par Ch. Perron, phot. +Boissonnas.)] + +Certains auteurs, la suite de J. Dana[8], ont mme considr le dpt +des sdiments, agissant par leur poids, comme la cause premire de +l'effort orognique. On allgue en faveur de cette ide que les couches +stratifies se prsentent, dans les rgions montagneuses ou la limite +de celles-ci, avec une puissance bien plus grande que dans les pays de +plaines. C'est ainsi que dans la rgion des Appalaches, en Amrique, des +dpts se sont forms sans interruption sur 12000m d'paisseur. Une +telle continuit suppose que le rivage s'affaisse lentement, d'une +quantit presque quivalente, pour permettre la sdimentation de se +poursuivre et l'on ne voit pas pourquoi un effondrement aussi prolong +affecterait toujours le mme point, si la sdimentation elle-mme ne +l'impose pas. + +[Note 8: J. DANA, _Manual of Geology_, 1875, p. 748.] + +Mais la rpercussion du phnomne ne s'arrte pas l. Les matriaux +dposs par alluvions dans les plaines ou sur les ctes sont emprunts +aux montagnes. Il y a surcharge pour les bas-fonds, allgement pour les +hauteurs. Ds lors l'quilibre intrieur du globe terrestre se trouve +compromis. Deux colonnes d'gale section, issues de points diffrents de +la surface et aboutissant au centre, cesseront de se faire quilibre si +elles n'altrent pas leurs longueurs relatives en sens inverse. Cette +considration, dj employe par Newton, a reu des dveloppements +nouveaux de la part des gologues amricains modernes, qui l'ont +formule sous le nom de _principe de l'isostase_. Elle conclut +l'existence d'une cause interne qui tend exagrer les diffrences de +niveau superficielles, au lieu que les agents atmosphriques travaillent + les attnuer. L'galit des pressions en sens diffrent autour d'un +mme point intrieur est d'ailleurs galement obligatoire, que l'on +suppose l'intrieur de la Terre solide ou qu'on le suppose liquide. On +ne saurait en effet compter sur la tnacit des roches ou des mtaux +pour supporter les efforts que feraient natre dans la masse du globe, +suppose homogne, les ingalits de la surface. Tous les matriaux +connus sont crass, pulvriss, ces normes pressions. + +Il ne semble pas, cependant, que la surcharge des sdiments doive +supplanter la contraction par refroidissement comme cause initiale et +prpondrante du relief. La Lune, en nous montrant un globe o les +diffrences de niveau sont relativement plus fortes et plus brusques que +sur la Terre et o, en mme temps, les traces de l'action de l'eau sont +rares et douteuses, nous invite chercher d'un autre ct. L'exemple +dj cit du plateau de Colorado montre aussi que les soulvements ne +sont pas limits aux montagnes allges de leur couverture sdimentaire; +des rgions immerges depuis longtemps, soustraites toute rosion et +dj charges de sdiments considrables, peuvent manifester un +mouvement ascensionnel. Il y a ici en jeu une cause interne distincte du +principe de l'isostase, et mme capable d'en combattre victorieusement +les effets. La mme ncessit se prsente au dbut, quand il s'agit +d'expliquer l'apparition des bassins concaves o se dposeront plus tard +les alluvions. L'opinion de gologues minents, parmi lesquels nous +citerons M. de Lapparent, est qu'il n'y a pas lieu de chercher cette +cause ailleurs que dans le ridement par contraction. La mme force, +tendant et prolongeant son action, travaille redresser les bords du +bassin qui sont des zones faibles de l'corce et les ractions latrales +y contribuent autant et peut-tre plus que le poids des sdiments. + +Nous devons encore mentionner deux tentatives intressantes, faites pour +prvoir et dfinir l'emplacement des dpressions principales. Peirce et +M. G.-H. Darwin ont examin quelle pouvait tre, sur la forme de la +Terre, l'influence de l'attraction des corps clestes. Seuls le Soleil +et la Lune paraissent capables d'une action efficace, par +l'intermdiaire des mares qu'ils provoquent. Ces mares, qu'elles aient +pour sige les eaux superficielles ou le fluide interne, sont toujours +en retard sur le passage au mridien de l'astre perturbateur. Il en +rsulte, comme nous le verrons plus en dtail propos de la Lune, un +ralentissement du mouvement diurne et la plante tend vers une figure +d'quilibre moins aplatie que celle qui rpondait la vitesse de +rotation primitive. Sur une plante entirement fluide la dformation +s'accomplira sans laisser de trace. Si la solidification est parvenue +un certain degr, la crote, sollicite au del de sa limite de +rsistance, deviendra irrgulire et indiquera, sans le raliser +compltement, le passage de l'ancienne figure d'quilibre la nouvelle. +Partant d'une hypothse, la vrit un peu gratuite, sur l'tat +primitif du globe terrestre, M. G.-H. Darwin trouve mathmatiquement +qu'il doit se dessiner la surface de larges plis, coupant l'quateur +angle droit et s'inflchissant vers l'Est de chaque ct, dans les +latitudes croissantes. Ni la ligne actuelle des rivages, ni la ligne +d'qui-dformation ne prsentent par rapport l'quateur la symtrie +que rclamerait cette formule, et il est certain que l'ensemble du +dessin gographique est mieux reprsent par le ttradre de Green. + +L'apparition des montagnes, quel qu'en soit le mcanisme, est un +contre-coup de la formation des bassins ocaniques et celle-ci +constitue, par suite, le problme le plus essentiel de l'orognie. M. J. +Le Conte, dans le travail cit plus haut, y voit une consquence du +caractre htrogne des matriaux de l'corce. La conductibilit pour +la chaleur et la densit varient, en gnral, dans le mme sens, et +entre des limites assez larges, d'une partie de la Terre l'autre. Si +l'on se reprsente, dans la crote terrestre, une rgion +particulirement dense et conductrice, on se rend compte que la +solidification doit y commencer plus tard et y progresser plus vite. +Cette rgion, se refroidissant plus que ses voisines, perd de sa surface +et de sa courbure et devient un bassin dprim, tout prpar pour la +rception des eaux marines. La mme cause continuant d'agir, le bassin +se creuse, des plis saillants se forment sur ses bords, la sparation se +prononce entre la terre ferme et la mer et les diffrences d'altitude +s'exagrent jusqu' ce que l'rosion vienne les attnuer ou jusqu' ce +qu'une rupture intervienne. + +En l'absence de donnes suffisantes sur l'tat initial, l'dification +d'une thorie mathmatique du relief terrestre semble une entreprise +sans espoir. Il est possible, au contraire, de dterminer entre quelles +poques gologiques une chane de montagnes s'est dveloppe. Par suite, +un tableau historique de l'volution de ce mme relief est chose +ralisable, pourvu que l'on consente ne pas remonter trop haut. + +Un moment on a pu croire que ce travail allait tre rapidement achev. +lie de Beaumont avait cru, en effet, pouvoir dterminer l'ge d'une +chane de montagnes par le simple calcul de son orientation gnrale. +Mais cette rgle commode n'a pas tenu devant l'examen plus approfondi +des faits. Le seul critrium admis par les gologues modernes est le +caractre palontologique des couches stratifies qui ont t disloques +par l'apparition d'une chane de montagnes ou qui se sont dposes sur +ses flancs. + +Poursuivie par cette voie beaucoup plus sre mais trs laborieuse, la +classification historique des montagnes n'est encore connue que trs +imparfaitement, et seulement pour une partie de l'hmisphre boral. +Dj, cependant, il s'en dgage quelques rsultats simples et +remarquables. + +Les montagnes qui attirent le plus les regards, qui ont le relief le +plus nergique, sont les plus jeunes. Ce sont celles que l'rosion a eu +le moins le temps d'aplanir. Elles rsultent d'un effort orognique qui +peut remonter trs haut, mais a pris seulement son caractre actuel la +fin de l'poque tertiaire. Les chanes de l'Atlas, de la Cordillre +Btique, des Pyrnes, des Alpes, des Carpathes, des Balkans, de la +Crime, du Caucase, de l'Afghanistan, de l'Himalaya sont un contre-coup +de l'effondrement des fosses mditerranennes. Dans le dernier +remaniement des Alpes, datant de la fin des temps tertiaires, la +Mditerrane a t souleve et rduite une srie de cuvettes +saumtres. Plus tard elle s'est reconstitue par des effondrements +successifs. La mer ge, la mer Noire, la mer Morte termineraient la +liste. Toutefois, d'aprs le professeur Suess, on n'est en droit de +faire rentrer dans les temps historiques aucun changement important des +lignes de rivage, imputable une cause interne. + +Le mouvement qui a donn naissance au systme alpin a t prcd de +quatre autres mouvements analogues qui ont fait apparatre +respectivement les chanes pyrnenne, hercynienne, caldonienne et +huronienne. L'ordre d'anciennet est aussi celui des latitudes +croissantes, en sorte que la tendance au ridement se serait propage, +avec des intervalles de repos, du ple vers l'quateur. La chane +huronienne, la plus ancienne, traverse des contres presque aplanies +aujourd'hui, mais o se rencontrent communment des affleurements de +couches dniveles ou renverses. + +Nous devons accorder une attention particulire aux ingalits du relief +terrestre qui ne rsultent pas de plissements. Ces formes monoclinales, +exceptionnelles dans les montagnes d'Europe, ont t surtout signales +sur le territoire amricain. Ce sont des blocs circonscrits par une +cassure et qui s'inclinent et se dversent quand l'appui vient leur +manquer. Ou bien ils se sont effondrs tout d'une pice, ou bien au +contraire ils sont demeurs en retard sur l'affaissement des parties +voisines. Les montagnes de cette classe ne s'alignent point le long des +rivages, prsentent toujours un caractre isol et ne constituent pas de +chanes. Relativement rares sur la Terre, elles sont au contraire +dominantes sur la Lune, et ce rapprochement nous autorise penser que +le plissement de l'corce n'est dans l'volution d'une plante qu'un +phnomne contingent et transitoire. C'est un sujet sur lequel nous +aurons revenir au chapitre X de ce livre. + + + + +CHAPITRE VI. + +LA STRUCTURE INTERNE D'APRS LES DONNES +DE LA MCANIQUE CLESTE ET DE LA PHYSIQUE. + + +L'corce terrestre n'est accessible l'observation directe que sur une +paisseur bien limite. Mais le calcul peut tre dans cette voie un +auxiliaire utile, ne ft-ce qu'en montrant l'improbabilit ou +l'impossibilit de certaines hypothses. + +Ainsi que nous l'avons vu au chapitre III, Clairaut a donn le moyen +d'tudier la constitution d'un ellipsode htrogne dont toutes les +parties s'attirent mutuellement et l'intrieur duquel les surfaces +d'gale densit sont des ellipsodes tous de rvolution et anims d'un +mouvement de rotation uniforme autour d'un mme axe. + +En particulier la variation des aplatissements avec la profondeur peut +tre dtermine par le calcul si l'on se donne la densit [Grec Rho] en +fonction du demi grand axe _a_. + +douard Roche, Lipschitz, M. Maurice Lvy ont indiqu diverses formes de +[Grec Rho] en fonction de _a_ pour lesquelles l'quation diffrentielle +de Clairaut devient intgrable. Pour dterminer les paramtres qui +figurent dans la relation choisie, et les constantes introduites par +l'intgration, on dispose de donnes d'origine diverse, en nombre +surabondant. Il s'agit de reprsenter le mieux possible les mesures +godsiques, les mesures de pesanteur la surface, les indications +fournies par les phnomnes de prcession et de nutation, par les +ingalits du mouvement de la Lune. + +Si l'on s'attache en particulier la valeur de l'aplatissement +superficiel, les mesures godsiques donnent en moyenne, comme nous +l'avons vu, 1/293,5, les observations pendulaires 1/298. La mcanique +cleste parat rclamer un aplatissement intermdiaire. On a dvelopp +la thorie mathmatique du mouvement de la Terre autour de son centre de +gravit en admettant que le globe est solide et que son ellipsode +central d'inertie est de rvolution. A et C tant les moments +principaux, les phnomnes de prcession et de nutation donnent, sans +autre hypothse sur la constitution intrieure, + +(A - C)/C = 1/305,6. + +Or, si l'on introduit ce nombre dans les formules fondes sur la thorie +de Clairaut, on trouve toujours pour l'aplatissement superficiel une +valeur plus faible que celle qui rsulte soit des mesures godsiques, +soit des observations du pendule. Pendant quelque temps on a pu croire +que l'on viterait cette contradiction par un meilleur choix des +paramtres introduits pour exprimer [Grec Rho] en fonction de _a_. M. +Poincar a dmontr que cet espoir devait tre abandonn. Quelle que +soit la loi des densits l'intrieur de la Terre suppose fluide, +pourvu que cette densit aille toujours en croissant de la surface au +centre, il est impossible de reprsenter la valeur 1/305,6 du rapport +(A-C)/C qui rsulte de la thorie du mouvement de la Terre et des +observations, moins d'adopter pour l'aplatissement superficiel une +valeur infrieure 1/297,3. + +douard Roche, considrant la contradiction comme bien tablie, en +tirait la conclusion que l'intrieur de la Terre ne pouvait pas tre +liquide. A notre avis cette consquence est au moins prmature, et cela +pour deux raisons: d'abord les mesures godsiques ne sont ni assez +multiplies ni assez concordantes pour permettre d'affirmer que +l'aplatissement est suprieur 1/297,3. En second lieu l'intrieur du +globe peut tre liquide sans pour cela satisfaire aux conditions qui +servent de base la thorie de Clairaut. + +On sait que c'est la prsence du renflement quatorial de la Terre qui +donne lieu aux phnomnes de prcession et de nutation. La mme +irrgularit de forme entrane dans le mouvement de la Lune des +ingalits priodiques, dont l'observation peut conduire la valeur de +l'aplatissement. Ces ingalits ont t soumises au calcul par Laplace, +par Hansen, et plus rcemment (1884) par M. Hill. Deux seulement d'entre +elles ont quelque importance. L'une, portant sur la longitude, a pour +priode 18 ans 2/3. La seconde, affectant la latitude, a pour priode un +mois lunaire et se dtermine plus aisment par l'observation. De ce +fait, la variation de la latitude, en plus ou en moins, s'lve 8",38. +Une petite fraction de ce chiffre est due l'action des plantes, mais +on peut l'valuer sparment. Faye, en discutant un ensemble important +d'observations de la Lune faites Greenwich, a trouv ainsi pour +l'aplatissement terrestre 1/293,6. Un groupe encore plus tendu a donn + M. Helmert 1/(297,8 2,2). L'approximation n'est pas trs leve, +mais elle est destine s'amliorer avec le temps, et cette mthode +prsente, relativement la godsie et aux observations pendulaires, le +mrite de donner un aplatissement moyen, affranchi des irrgularits +locales. + +En revanche les dterminations astronomiques de latitude et de +longitude, combines soit avec les mesures d'arc, soit avec les mesures +de pesanteur, permettent, au moins en thorie, de construire une +reprsentation fidle du gode. La mcanique cleste n'lve pas cette +prtention. Doit-on se flatter qu'elle fera connatre la structure +interne, c'est--dire la loi de la densit en fonction de la profondeur? +Cet espoir serait galement vain, d'aprs le thorme suivant, dont la +dmonstration est due Stokes: + +_Le potentiel relatif l'attraction exerce sur un point extrieur par +une plante tournant d'un mouvement uniforme autour d'un axe fixe et +dont la surface libre, suppose connue, est en mme temps surface de +niveau, ne dpend pas de la constitution interne._ + +Pour bien comprendre la porte de ce thorme, il faut remarquer que +l'on peut modifier la constitution interne, et mme d'une infinit de +manires, sans que la surface extrieure soit change, et cesse d'tre +une surface de niveau. Si donc on trouve, en respectant les hypothses +de Clairaut, une loi de densit en fonction de la profondeur qui mette +d'accord toutes les mesures de la pesanteur faites la surface, il ne +s'ensuivra pas que la structure intrieure admise soit la vraie. Les +pesanteurs observes seraient les mmes avec une distribution tout autre +des mmes matriaux. La mme indtermination se prsente si l'on prend +pour point de dpart l'action observe du renflement quatorial de la +Terre sur les corps clestes. + +Dans l'opinion des meilleurs juges, aucune des trois voies suivies pour +calculer l'aplatissement ne le donne avec assez de prcision pour que +l'on puisse affirmer qu'il y a dsaccord entre elles. Si jamais la +contradiction venait tre tablie, la doctrine de la fluidit interne +ne serait pas pour cela condamne. On pourrait tout aussi bien renoncer + l'une des hypothses de Clairaut, par exemple cesser de regarder les +surfaces d'gale densit comme des ellipsodes, ou ne plus leur +attribuer toutes une mme vitesse de rotation. M. Hamy a d'ailleurs +dmontr que la ralisation simultane et rigoureuse de toutes ces +conditions donnerait lieu un paradoxe mathmatique. + +Mais, si l'on ne remplace pas les hypothses de Clairaut par d'autres +tout aussi arbitraires, l'indtermination du problme devient excessive +et le calcul plus pineux. La seule tentative pousse un peu loin pour +dvelopper en dehors de ces hypothses la thorie de l'attraction du +globe terrestre est due Laplace et lui a fourni la matire de beaux +dveloppements mathmatiques. Mais l'application concrte de ces +dveloppements donne lieu des difficults, et la convergence des +sries n'est pas assure dans tous les cas. En particulier Laplace s'est +demand si l'on ne pourrait pas reprsenter les faits en admettant que +la Terre est forme d'une seule substance, dont la densit crotrait +avec la pression suivant une loi simple. Il renonce l'hypothse que +les surfaces de niveau soient des ellipsodes, et admet seulement +qu'elles diffrent peu d'une sphre. On arrive ainsi reprsenter +passablement les observations, avec un coefficient de compressibilit +admissible. Toutefois, ce que l'on sait de la diversit des matriaux de +l'corce terrestre ne permet gure d'esprer que cette thorie +corresponde de prs la ralit. + +De mme que les mesures d'arc de mridien, les observations du pendule +deviennent plus instructives si on leur demande non pas seulement la +dfinition gomtrique approche de la surface terrestre, mais +l'indication des irrgularits locales. + +De longue date, on s'est aperu que la partie variable de la pesanteur +n'est pas proportionnelle au carr du sinus de la latitude. L'cart peut +tre attribu une rduction dfectueuse. Sans parler des difficults +cres par la rsistance de l'air et celle des supports, on n'observe +pas le pendule sur l'ellipsode de rvolution ni mme sur le gode, +mais une certaine altitude. De l rsultent trois effets +perturbateurs: + +1 loignement plus grand du centre de la Terre; + +2 augmentation de la force centrifuge; 3 attraction du massif +saillant, s'ajoutant celle du globe. Les deux premiers effets tendent + diminuer la pesanteur apparente, le troisime l'accrotre. + +Le dernier terme est le plus important et le plus difficile calculer. +On l'value par une formule due Bouguer et qui suppose la masse +continentale ou la montagne simplement ajoute au gode. Il est +remarquable que la pesanteur ainsi calcule est toujours trop forte. On +obtiendrait, en gnral, un meilleur rsultat en appliquant les deux +premires corrections et ngligeant la troisime. C'est ce que Faye a +propos de faire dans tous les cas. Il y aurait, d'aprs lui, une +anomalie de structure interne qui ferait quilibre l'attraction des +montagnes. + +De mme, la pesanteur est le plus souvent, dans les petites les, en +excs sur le chiffre que la latitude fait prvoir. Cet excs deviendrait +encore plus marqu si l'on tenait compte de ce que la mer environnante +remplace dans le gode des matires plus denses. + +Enfin, il est prvoir que, si l'on mesure la latitude successivement +au nord et au sud d'une montagne, le changement sera plus fort que celui +qui rpond au chemin parcouru sur le mridien. La verticale est, des +deux cts, dvie vers la montagne par l'attraction de celle-ci. Mais, +quand on calcule cette dviation d'aprs la densit probable des +matriaux qui forment la montagne, on trouve ordinairement un chiffre +plus fort que l'effet observ. + +Bouguer, qui a mis le premier ce fait en vidence par des mesures de +latitude excutes de part et d'autre du Chimborazo, tait conduit +attribuer la montagne une densit trs faible et invraisemblable. Il +lui semblait, d'aprs cela, qu'il devait exister l'intrieur de vastes +cavits. Cette opinion n'est pas confirme par les tudes +stratigraphiques. Les couches se retrouvent rgulires et continues d'un +versant l'autre et les coupes naturelles pratiques par l'rosion ne +rvlent pas les cavits dont il s'agit. Le fait mme, quoique frquent, +n'est pas universel. Les Alpes, l'Himalaya, le manifestent un haut +degr, mais dans le Caucase, d'aprs le gnral Stebnitsky, les +dviations de la verticale sont passablement expliques par l'attraction +des masses visibles. + +Airy a mis, en 1855, l'ide que les montagnes possdent en quelque +sorte des racines. Chacune d'elles est porte par un prolongement +souterrain formant flotteur, proportionn son importance et tenant la +place du liquide plus dense dans lequel il plonge. Toute excroissance de +l'corce serait ainsi compense par un dfaut de densit, d'o +rsulterait une diminution de la pesanteur. Cette compensation, suppose +gnrale, raliserait le principe de l'isostase, c'est--dire l'galit +des pressions au centre sur diffrentes colonnes partant de la surface. + +Il semble qu'un pas reste franchir pour expliquer comment aucun +dficit de pesanteur n'apparat dans les les et sur la mer. Faye a +tent de le faire en introduisant la considration de la temprature des +eaux marines. Le fond des ocans, sous toutes les latitudes, est une +temprature voisine de celle de la glace fondante. Au mme niveau, sous +les continents, la temprature atteint ou dpasse 100. Il y a donc +discordance entre les surfaces de niveau et les isothermes. Sous les +parties occupes par la mer, la solidification marche plus vite et s'est +propage une profondeur plus grande. Or, beaucoup de roches augmentent +de densit, quand elles se solidifient, aprs fusion. Il y a donc sous +les mers excs de densit, par suite excs d'attraction, ou tout au +moins compensation approche la faible densit de l'eau. + +Les gologues sont demeurs, en gnral, sceptiques en ce qui concerne +l'efficacit de la cause invoque par Faye. La conductibilit des roches +pour la chaleur est si faible que l'action de la mer, pour accrotre +l'paisseur de l'corce, semble devoir tre insignifiante ou limite +une courte priode. D'ailleurs, si le gain de densit qui accompagne la +solidification est sensible pour certaines substances minrales, il est +nul ou mme ngatif pour beaucoup d'autres, notamment pour le fer, dont +le rle dans la composition du globe terrestre semble considrable. A +mettre les choses au mieux, la plus grande paisseur de l'corce sous +les mers ne supplerait pas l'insuffisante attraction de la couche +liquide. + +Il y a donc lieu, ainsi que l'a propos M. Le Conte, de renverser la +relation de cause effet. Ce n'est pas la prsence de l'eau qui +augmente la densit des couches sous-jacentes; c'est, au contraire, la +forte densit initiale de ces mmes rgions qui a dtermin leur +affaissement, et en a fait des lits tout prpars pour les ocans +futurs. Il est bien vrai que l'quilibre isostatique ainsi ralis aura +t troubl par l'accumulation de l'eau; mais il aura pu tre rtabli +par un affaissement ultrieur; et cette vue prend une certaine +consistance en prsence du fait, aujourd'hui avr, que les fosses +ocaniques correspondent des rgions instables et sont le centre +habituel des grands branlements sismiques. + +Quel que soit le mcanisme de la compensation, elle est ralise avec +une approximation remarquable. Non seulement la surface des mers +s'carte peu, au voisinage des ctes, de l'ellipsode de rvolution, +mais l'intensit de la pesanteur garde au milieu mme de l'ocan des +valeurs tout fait normales, au lieu d'tre en dficit comme elle +devrait l'tre s'il y avait indpendance entre l'altitude et la densit +de la crote. Ce dernier rsultat est fond sur les recherches du Dr +Hecker, qui est parvenu rcemment obtenir des mesures prcises de la +pesanteur en pleine mer[9]. On n'utilise point pour cela les +observations du pendule, qui sont impraticables bord des navires. On +leur substitue l'observation simultane du point d'bullition de l'eau +et de la colonne baromtrique. La premire lecture donne, en effet, pour +la pression atmosphrique une valeur indpendante de l'attraction +terrestre, au lieu que la seconde en est affecte, et, de leur +comparaison, il est possible de dduire l'intensit de la pesanteur. + +[Note 9: _Helmert_, _Dr Heckers Bestimmung der Schwerkraft auf dem +Atlantischen Ocean_. Berlin, 1902.] + +M. Helmert, qui a discut les observations du Dr Hecker, est aussi +l'auteur d'une mthode remarquable, dite _mthode de condensation_, pour +rduire un niveau uniforme les observations du pendule. Le principe de +ses calculs est l'introduction d'une surface fictive S parallle au +gode et s'en cartant partout de 21km, de manire laisser +l'extrieur toutes les fosses ocaniques. On rduit les observations du +pendule aux points correspondants de la surface S, suivant la verticale, +d'aprs la connaissance que l'on possde de l'altitude et de la +constitution gologique aux environs de chaque station. On vite ainsi +les difficults de calcul qui se prsentent quand on prend pour surface +de comparaison le gode, et qui tiennent au dfaut de convergence des +sries. M. Helmert trouve ainsi, en appelant [Grec Psi] la latitude +gographique, _l_ la longueur du pendule secondes, _g_ l'acclration +due la pesanteur, [Grec Epsilon] l'aplatissement: + +_l_ = 0m,990918 (1 + 0,005310 sin [Grec Psi]), + +_g_ = 9m,7800 (1 + 0,005310 sin [Grec Psi]), + +[Grec Epsilon] = 1/(299,26 1,26). + +On voit par ce dernier chiffre que la mthode suivie accrot la +divergence entre les mesures godsiques et les observations du pendule, +mais tablit un accord suffisant entre celles-ci et les inductions +tires de la mcanique cleste et des hypothses de Clairaut. + +Enfin, des tudes rcentes poursuivies par le service godsique des +tats-Unis jettent du jour sur une question subsidiaire mais +intressante. Lorsque les montagnes voient se modifier, la longue, +leur forme et leur altitude, un mouvement partiel, dans le sens +vertical, est rclam pour le rajustement isostatique. Bien des failles +ou ruptures semblent effectivement dues cette cause; mais leur +production est retarde par la cohsion des matriaux, et il subsistera +des anomalies locales. Effectivement, les massifs montagneux tudis en +Amrique accusent chacun un dficit gnral de pesanteur, si l'on ne +tient pas compte de leurs racines probables. Mais ce dficit n'atteint +pas son maximum aux sommets les plus levs, comme il devrait arriver si +chaque montagne flottait isolment. Il faut considrer le massif dans +son ensemble comme flottant, mais certains sommets sont dpourvus de +racines propres, et soutenus en partie par la rigidit des parties +voisines, sans que la surcharge ainsi impose la crote puisse excder +la limite de sa rsistance. + + + + +CHAPITRE VII. + +LA STRUCTURE INTERNE D'APRS LES DONNES +DE L'ASTRONOMIE ET DE LA GOLOGIE. + + +Les _Principes de Philosophie_ de Descartes, publis Amsterdam en +1644, renferment, au sujet de l'tat intrieur du globe terrestre, la +premire indication qui n'ait pas un caractre de fiction potique ou de +lgende religieuse. Descartes est un adhrent du systme de Copernic. Il +assimile notre globe ceux que nous voyons flotter dans l'espace et +dont plusieurs sont lumineux par eux-mmes. La Terre, elle aussi, a d +traverser une priode d'incandescence. Elle est un astre teint, +conservant dans son intrieur un feu central. La chaleur observe dans +les mines, les ruptions volcaniques, les filons mtallifres qui +s'insinuent prs de la surface, les dislocations mmes de la crote, +sont pour Descartes autant d'indices de l'tat ign de l'intrieur. + +Newton, sans tre aussi explicite, se place au mme point de vue. La +forme sphrodale est, ses yeux, la manifestation d'un tat +d'quilibre relatif. L'aplatissement polaire est command par les lois +de l'hydrostatique. Pour la facilit du calcul, Newton part de +l'hypothse d'une Terre homogne, mais il ne doute pas que la densit +n'aille en croissant vers le centre. Cela suppose que les lments sont +mobiles et que leur rpartition s'est faite librement. Pour valuer la +densit moyenne du globe compare celle de l'eau, Newton ne dispose +que de donnes bien incompltes. Il l'estime finalement entre 5 et 6, ce +que nous savons aujourd'hui tre parfaitement exact. + +On doit Bouguer d'avoir indiqu une mthode rationnelle pour arriver +au mme but. Si l'on compare les latitudes observes au nord et au sud +d'une montagne isole, on trouve une diffrence plus grande que celle +qui rpond au chemin parcouru, parce que l'attraction de la montagne +dvie la verticale en deux sens opposs. De la dviation, on dduit le +rapport des masses de la montagne et du globe terrestre. La densit de +la montagne est connue par l'tude des roches qui la composent, son +volume par l'observation de sa forme. On connat, d'autre part, avec une +approximation suffisante, le volume du globe terrestre; on peut donc +calculer sa densit. + +Cette mthode ne comporte qu'une faible prcision. La dviation observe +est petite et la densit moyenne de la montagne ordinairement mal +connue. Il y aurait peut-tre une exception faire en faveur de la +dtermination excute en 1880 par Mendenhall sur le Fusiyama. Ce volcan +clbre du Japon prsente un cne trs rgulier de 3731m de hauteur, et +sa densit moyenne, value 2,12, conduit au chiffre 5,77 pour celle +du globe terrestre. Mais, si la thorie de l'isostase, appuye, comme +nous l'avons vu au chapitre prcdent, par des faits nombreux, est +exacte, toute excroissance un peu forte de l'corce est l'indice d'une +anomalie de la densit dans les couches profondes, et les bases du +calcul deviennent ainsi trs incertaines. + +La mme objection s'applique aux consquences que l'on est tent de +tirer de la diminution de la pesanteur observe sur les montagnes. Cette +diminution est plus forte que si l'on supposait la montagne simplement +ajoute au gode, parce que tout massif saillant repose sur une base +souterraine, forme elle-mme de couches de faible densit. Mais, +suivant l'tendue ou l'importance que l'on accorde ces racines, on est +conduit des valeurs trs diffrentes pour la densit moyenne du globe +terrestre. Les expriences de Carlini sur le mont Cenis lui ont donn +4,39, chiffre port par les corrections de Schmidt 4,84. + +Un troisime procd, qui a l'avantage de s'appliquer dans les rgions +o la constitution de l'corce peut tre prsume normale, consiste +mesurer la variation de l'intensit de la pesanteur suivant la verticale +quand on s'enfonce dans un puits de mine. + +Huygens avait suggr cette exprience ds 1682, dans la pense qu'il en +rsulterait un argument contre le principe de la gravitation universelle +formul trois ans auparavant par Newton. Un corps port au fond d'un +puits ou dans quelque carrire ou mine profonde, dit-il, devrait perdre +beaucoup de sa pesanteur. Mais on n'a pas trouv, que je sache, qu'il en +perde quoi que ce soit. + +Huygens a raison, et encore partiellement, si l'on joint la doctrine +de l'attraction universelle l'hypothse d'une Terre homogne. En ce cas +l'intensit de l'attraction, quand on pntre dans l'intrieur, varie +comme la distance au centre. Il en est autrement si l'on suppose la +Terre htrogne et les matriaux les plus compacts rassembls dans les +couches profondes. Il se peut trs bien alors que la gravitation +s'accentue, et c'est en effet ce qui arrive, mais on ne doit point +s'attendre ce que la variation soit rapide. Ainsi dans l'hypothse de +Roche, choisie surtout en vue de rendre facilement intgrable l'quation +de Clairaut, la pesanteur augmente jusqu' une profondeur gale 1/7 du +rayon. Le maximum atteint surpasse de 1/20 la pesanteur la surface. + +Dans cet ordre d'ides le travail exprimental qui semble mriter le +plus de confiance est celui de M. de Sterneck. Des pendules ont t +disposs des profondeurs diverses dans un puits de mine Przibram, +jusqu' 1000m au-dessous du sol. La pesanteur augmente d'une manire +sensible. On en dduit le rapport [Grec Rho]/[Grec Delta] de la densit +superficielle la densit moyenne, mais la densit superficielle +elle-mme n'est pas connue avec la prcision dsirable. On a trouv pour +[Grec Delta] des valeurs comprises entre 5,01 et 6,28. + +La moyenne de ces nombres s'accorde bien avec le rsultat d'expriences +physiques qui semblent plus susceptibles d'exactitude. Une petite masse +mtallique suspendue un fil fin, sans torsion, prend une certaine +position d'quilibre sous l'influence de l'attraction terrestre. On en +approche une grosse sphre de mtal: la position d'quilibre est +modifie. De l'tude des oscillations qui se produisent dans les deux +cas autour de la position d'quilibre on dduit le rapport des +attractions et, comme on connat le rapport des distances, on peut +calculer le rapport des masses. + +La premire application de cette mthode a t faite par Cavendish en +1797. Depuis l'exprience a t reprise avec une recherche de prcision +plus grande par divers physiciens, notamment par Cornu et Baille. On +adopte gnralement 5,6 comme densit moyenne conclue de ces recherches, +sans pouvoir rpondre de la dcimale suivante. + +Quand on pntre dans l'intrieur de la Terre, l'accroissement de +temprature est encore plus ais constater que celui de la pesanteur. +On ne peut naturellement lui assigner un taux rgulier ni dans une +couche superficielle de quelques mtres, soumise aux variations +annuelles, ni dans les rgions o abondent les manations volcaniques et +les sources thermales. Quand on se place en dehors de ces influences +perturbatrices, on observe toujours un chauffement et l'on est conduit + dfinir un _degr gothermique_, c'est--dire le nombre de mtres dont +il faut s'enfoncer dans le sol pour voir monter d'un degr le +thermomtre centigrade. + +En moyenne le degr gothermique est de 40m mais il y a des anomalies +locales et l'on peut citer des chiffres compris entre 86m et 15m. Les +faibles valeurs (15m 25m) se rencontrent surtout dans les mines de +houille. Les surfaces isothermes se relvent sous les montagnes, mais +moins que le sol lui-mme, et moins encore sous les massifs levs, +habituellement couverts de neige ou de glace. Le degr gothermique +augmente quelque peu avec la profondeur, d'o la consquence probable +que la temprature tend vers une valeur peu prs constante et subit, +quand on marche en sens contraire, l'influence rfrigrante du milieu +ambiant. + +Divers savants ont tent d'interprter autrement une srie d'expriences +faites au Sperenberg, prs de Berlin, et pousse jusqu' 1260m de +profondeur. La plus grande partie du sondage traversait une couche de +sel gemme. Des tempratures observes, M. Dunker a conclu la formule + +T = 7,10 + 0,01299s-0,000001258s, + +o T est la temprature en degrs centigrades, s la profondeur en pieds. +Si l'on appliquait cette formule sans restriction, l'on trouverait +1621m de la surface un maximum de 50,9 et au centre de la Terre une +temprature extrmement basse. Sans aller jusque-l, Mohr, Cari Vogt ont +mis l'opinion que les expriences du Sperenberg condamnaient la +croyance au feu central. Mais cette conclusion n'est nullement fonde. +Le coefficient du terme en s est trs incertain, et les observations +seraient tout aussi bien reprsentes par une formule quatre termes, +o le coefficient du terme en s serait positif. L'existence mme d'un +maximum 1621m, conclue par extrapolation, est nettement dmentie par +deux expriences plus rcentes, dont les rsultats sont rsums dans le +Tableau suivant: + + Plus grande Degr + profondeur Temprature gothermique +Localit. atteinte extrme moyen +Schladebach (Saxe prussienne) 1716m 56 35m,7 +Paruschowitz (Haute-Silsie) 2003m 69,3 34m + +Il n'y a donc pas de raison srieuse pour douter que l'intrieur de +notre globe soit trs chaud. Si la temprature tend crotre plus +lentement avec la profondeur, ce n'est pas qu'elle soit destine +diminuer plus loin: cela manifeste seulement l'influence rfrigrante de +l'espace externe. + +Thomson et Tait ont cherch se rendre compte du mode de rpartition +des tempratures dans l'hypothse de la fluidit totale. Une galit +approximative a d se produire dans toute la masse. Les parties denses, +accumules au centre, sont mieux dfendues du refroidissement. Mais, +d'autre part, en devenant plus chaudes, elles perdent leur excs de +densit et sont ramenes vers la surface. Il y a ainsi un brassage qui +tend rendre la temprature uniforme. Mais, ds qu'une crote +superficielle est forme, cette crote est soustraite au mlange. +Rayonnant vers les espaces clestes, elle emprunte de la chaleur aux +couches infrieures et le refroidissement progresse ainsi vers le centre +avec une extrme lenteur. Si l'on admet une temprature initiale de 4000 +degrs, on trouve aprs 100 millions d'annes un degr gothermique +croissant jusqu' 30km de profondeur, puis en dcroissance lente vers le +centre. + +La valeur actuelle du degr gothermique semble indiquer que la +solidification superficielle ne remonte pas si haut dans le pass. +D'aprs Lord Kelvin il a d s'couler, depuis que la surface est devenue +solide, 10 millions d'annes au moins, 100 millions au plus. Le premier +chiffre parat plus voisin de la vrit que le second. Si la crote +tait plus moderne, l'influence de la chaleur interne sur la temprature +de la surface serait plus sensible. Si la crote tait plus ancienne, +l'chauffement avec la profondeur serait plus lent. + +Mme avec des limites aussi largement cartes, cette valuation +prsente un grand intrt, en ce qu'elle assigne une limite suprieure +la dure des phnomnes gologiques. Mais des objections srieuses ont +t faites la thorie de Lord Kelvin. Elle suppose que, une fois la +premire crote forme, la chaleur n'arrive plus la surface que par +conductibilit. Or les panchements de lave, les missions gazeuses, les +sources thermales sont pour la chaleur interne des agents trs actifs de +dperdition, et devaient l'tre encore plus quand l'corce tait mince. +Les bases du calcul sont par suite trs incertaines. + +Une fois que la crote est devenue assez paisse pour mettre obstacle +aux panchements venus de l'intrieur, le refroidissement de la surface +suit une marche rapide cause de la mauvaise conductibilit des roches. +Ds prsent, pour le globe terrestre, on peut dire que la temprature +superficielle est maintenue seulement par la radiation solaire et, dans +une trs faible mesure, par la chaleur interne. L'tat final d'quilibre +est subordonn la composition de l'atmosphre et sa capacit pour +absorber les radiations obscures. + +_Impossibilit prtendue d'une corce solide._--On a soutenu qu' aucun +moment une corce solide n'avait pu se former. La plupart des roches +augmentent un peu de densit quand elles passent l'tat solide. Elles +ne peuvent donc pas, comme des blocs de glace, nager sur le liquide qui +a form les scories. Elles doivent plonger, s'accumuler, ce que l'on +suppose, vers le centre, de telle sorte que la solidification progresse +lentement du centre la surface. + +Cet argument est sans force, parce qu'il ne tient pas compte de la +diversit des matriaux qui composent la Terre. Plusieurs minraux, +parmi ceux qui jouent un rle important dans la composition du globe, se +dilatent en se solidifiant, comme la glace. Le fer notamment est dans ce +cas. Nous avons l dj les lments d'une crote destine se +maintenir. De plus les matriaux du globe fluide ne peuvent manquer de +se superposer peu prs par ordre de densit dcroissante. Les scories +formes ne peuvent plonger sans rencontrer bientt une couche de +composition diffrente dont la densit surpasse la leur, et le mouvement +de descente se trouve arrt. C'est, en dfinitive, la couche +superficielle qui se solidifie d'abord. + +_Impossibilit actuelle d'un noyau solide._--La marche rgulire du +degr gothermique rend trs probable l'existence, dans l'intrieur du +globe terrestre, d'une temprature capable de fondre tous les minraux +connus. + +Il se peut, d'autre part, que, pour certains de ces minraux, la +pression croissante soit un obstacle la fusion. L'augmentation de la +temprature avec la profondeur peut se ralentir. L'augmentation de la +pression ne le peut pas. On trouve qu'elle doit atteindre, au centre de +la Terre, 1700000 atmosphres dans l'hypothse de l'homognit, 3 +millions d'atmosphres dans une hypothse assez vraisemblable sur +l'accroissement de la densit avec la profondeur. + +Sous de pareilles pressions, il est certain que tous les solides +s'crasent et se pulvrisent. Mme l'acier le plus fin ne rsiste gure +au del de 1000km. Il n'y a donc pas compter sur la rigidit des +matriaux pour maintenir la Terre sa figure, pour s'opposer aux +dformations que les forces extrieures tendent produire. + +Cette tendance existe, les mares ocaniques en fournissent la preuve. +La Terre est dfendue contre elle non par la tnacit de ces matriaux, +mais par leur viscosit qui les rend insensibles aux sollicitations +extrieures quand celles-ci changent frquemment de sens. + +Les normes pressions qui rgnent l'intrieur du globe ne permettent +pas aux mtaux ni leurs composs de passer l'tat de fluides +parfaits. Cela est particulirement applicable aux substances qui, +l'inverse de la glace, se dilatent par la fusion. Le Dr Barus a fait +ce sujet des expriences intressantes sur les roches qui, en fondant, +deviennent pteuses. Il a trouv qu'un accroissement de 200atm par degr +centigrade maintient la viscosit constante (KING and BARUS, _Amer. +Journal of Science_, Vol. XLV, 1893). + +L'intrieur du globe terrestre, ne pouvant tre ni rigide ni +parfaitement fluide, affecte sans doute un tat visqueux, impossible +raliser dans nos laboratoires faute de pressions suffisantes et dans +lequel les frottements intrieurs jouent un rle trs important, en +raison du rapprochement des molcules. + +Des indications suggestives sont fournies ce sujet par diverses +recherches modernes. Le colonel Burrard, tudiant les variations de la +pesanteur dans l'Inde, trouve que les anomalies de la densit cessent +d'tre sensibles vers 40km ou 50km de profondeur. Les normes pressions +qui rgnent dans cette zone amneraient les lments chimiques les plus +divers un degr de densit presque uniforme, et l'on comprend ainsi +que les mtaux lourds puissent tre injects dans les filons jusque prs +de la surface, au lieu d'tre relgus dans les couches lointaines. + +L'tude de la propagation des tremblements de terre, faite par le +professeur Milne, lui a montr que les secousses sismiques se propagent +par l'intrieur du globe plus rapidement que par l'corce. C'est ainsi +que l'branlement dsastreux qui a dtruit en 1905 la ville de +San-Francisco est parvenu Edimbourg en sept minutes. Les couches +profondes transmettent donc les vibrations comme le ferait une matire +trs lastique, trs dense, trs homogne, ce qui ne veut pas dire +qu'elles aient toutes les proprits d'un mtal la temprature +ordinaire. + +_Raisons mathmatiques invoques contre l'existence actuelle d'une +corce mince._--Le degr gothermique constat semble devoir amener +l'tat liquide 40km ou 50km de profondeur. L'crasement des solides +par la pression se produirait plus vite encore. La presque totalit de +la matire du globe terrestre est donc dnue de rigidit. + +Il se trouve cependant que la thorie du mouvement de la Terre autour de +son centre de gravit, thorie dveloppe par les gomtres en supposant +la Terre rigide, donne une reprsentation satisfaisante des phnomnes +de prcession et de nutation, ainsi que de la grandeur des mares. + +Les mathmaticiens qui ont fond cette doctrine n'y ont point vu de +difficult. Ainsi Laplace dit: Les phnomnes de la prcession et de la +nutation sont exactement les mmes que si la mer formait une masse +solide avec le sphrode qu'elle recouvre (_Mcanique cleste_, Livre +V). Poisson exprime la mme opinion: Les tremblements de terre, les +explosions volcaniques, le souffle du vent contre les ctes, les +frottements et la pression de la mer sur la partie solide du sphrode +terrestre, rpondant des actions mutuelles des parties du systme, +n'influent pas sur la dure du jour. (_Mcanique_, t. II, p. 461). + +Depuis, on a tent de reprendre la thorie sans supposer au dbut la +Terre solide, et les objections ont surgi. Ainsi Hopkins (_Philosophical +Transactions_, 1839) trouve qu'une corce dont l'paisseur ne serait pas +au moins le quart ou le cinquime du rayon devrait se gonfler et +s'affaisser priodiquement, dans une mesure qui ne pourrait chapper +l'observation. + +Lord Kelvin (_Phil. Trans._, 1863) estime que, si la plus grande partie +de la Terre n'tait pas solide, les phnomnes de prcession et de +nutation auraient des priodes diffrentes de celles que l'on observe. +De plus, les mares ne se manifesteraient pas, la mme dformation +s'imposant simultanment l'eau de la mer et l'corce terrestre +suppose mince. + +Dans un crit ultrieur, Lord Kelvin abandonne l'argument tir de la +prcession et de la nutation et ne retient que celui qui se fonde sur la +thorie des mares. + +M. G.-H. Darwin (_Phil. Trans._, 1882) trouve qu'une corce moins +paisse que le cinquime du rayon ou moins rigide que l'acier ne +pourrait ni rsister aux oscillations du fluide intrieur, ni supporter +sans flchir le poids des massifs montagneux. Le calcul lui indique +aussi qu'un sphrode en majeure partie liquide serait sujet une +variation priodique dans la dure de rotation. Cette variation ne +pourrait manquer de se rpercuter en apparence sur la priode des +phnomnes astronomiques. + +Quel que soit le mrite mathmatique de ces travaux, il est extrmement +probable que la manire dont on a introduit la viscosit du liquide +interne dans les calculs n'est pas conforme la ralit. Nous ne savons +pas ce que peut tre le frottement intrieur dans un liquide soumis +d'aussi fortes pressions. Dj l'eau de la mer ne suit l'attraction du +Soleil et de la Lune qu'avec une lenteur manifeste. C'est ainsi que +l'heure de la haute mer prsente, par rapport au passage de la Lune au +mridien, un retard variable, mais qui atteint communment plusieurs +heures. Ce retard ne peut manquer d'tre encore plus grand dans le cas +du fluide interne; et, comme les forces attractives changent de sens en +peu d'heures, par suite du mouvement diurne, le fluide n'a plus le temps +de se dformer ou de ragir sur l'corce. Il ne fait qu'osciller trs +faiblement autour d'une figure d'quilibre moyenne ou subir une +circulation rgulire. + +De mme la surcharge impose par les montagnes cessera de paratre +excessive si l'on introduit la notion de l'htrognit du Globe +terrestre. Il suffit d'admettre, comme Airy l'avait dj indiqu, que +les montagnes se prolongent, au-dessous du niveau moyen des plaines, par +des racines moins denses que l'ensemble de la crote. Elles sont alors +soutenues la manire des corps flottants, sans faire aucunement appel + la tnacit des parties voisines. + + +_Arguments de fait en faveur de l'existence d'une corce mince._--Une +premire prsomption, l'appui de la mobilit interne du Globe +terrestre, rsulte des petites variations constates dans les latitudes +gographiques. L'axe principal d'inertie, qui concide peu prs avec +l'axe de rotation, n'est pas fixe la surface du Globe, comme il +devrait l'tre si celui-ci tait solide. D'aprs les travaux du Service +international (_Bull. Astr._, t. XVIII, p. 280), l'amplitude de +l'oscillation du ple a atteint 0",20 de 1895 1897, elle est retombe + 0",13 en 1899, 0",08 en 1900. Ces rsultats sont fournis par +l'ensemble des six stations distribues sur le parallle de 39. Il y a +une priode annuelle, complique d'une priode de 430 jours. Cette +dernire a t dcouverte exprimentalement par M. Chandler, qui lui +attribuait l'origine une amplitude de 0",13. On a tent sans succs +d'expliquer ces dplacements par des transports de matriaux la +surface du Globe (rosion et charriage par les fleuves, drive des +glaces polaires, desschements de mers intrieures). On pourrait plutt +en rendre compte par une variation de l'influence magntique du Soleil, +comme l'a propos le Dr Halm, ou comme contre-coup d'une action +mtorologique. Ainsi un changement de pression reprsent par 0m,008 de +mercure correspondrait une variation de 0m,10 du niveau de l'Ocan. Si +ce changement se produisait la fois sur la dixime partie de la +surface de la Terre, il pourrait en rsulter un dplacement de 0",16 +dans la direction d'un axe principal d'inertie du Globe. Mais ni le +baromtre, ni l'aiguille aimante, ni l'activit solaire ne montrent la +mme priodicit que les latitudes. + +[Illustration: Fig. 20. Marche du ple terrestre la surface du Globe +pendant un intervalle de cinq annes, d'aprs les documents du Service +international des Latitudes (_Astronomische Nachrichten_, n 4017). La +courbe est comprise l'intrieur d'un carr de 0",50 ou 15m de ct.] + +Au contraire, la fluctuation des latitudes peut trs bien tre regarde +comme une consquence de la circulation du fluide interne, sans mares +visibles. M. Volterra a dmontr (_Acta Matematica_, 1899) que toute +anomalie prsente par la rotation libre d'un corps peut tre explique +par des mouvements internes qui ne changent ni la forme, ni l'intensit +de l'attraction l'extrieur. La variation des latitudes est donc en +faveur d'un tat fluide ou tout au moins visqueux de l'intrieur du +Globe, tat compatible avec une circulation rgulire. Il est beaucoup +plus difficile d'en rendre compte si toute la masse du Globe est solide. + +La distribution des volcans sur tout le contour de l'Ocan Pacifique, +sur l'axe de l'Atlantique, sur la ligne des fosses mditerranennes, +l'ampleur et la gnralit des ruptions, l'activit indfinie de +certains orifices, le retour simultan de l'effervescence, souvent +constat dans tous les volcans d'une mme rgion, montrent que +l'ensemble des volcans doit s'alimenter un rservoir commun. Il est +inadmissible d'installer, comme ont voulu le faire certains gologues, +une poche de lave distincte sous chaque montagne ruptive. + +D'aprs cela, l'on doit conclure qu' une distance relativement faible +de la surface, les matires se prsentent l'tat fluide, ou repassent +facilement l'tat fluide ds qu'une communication est tablie avec le +dehors, de manire permettre un abaissement de pression. Les +infiltrations de la mer ou des eaux douces ne sont nullement ncessaires +pour provoquer des ruptions. Celles-ci apparaissent sur toutes les +grandes cassures de l'corce terrestre, mme au centre de l'Asie. + +L'ordre et la distribution des matriaux dans l'corce terrestre font +voir aussi qu'il existe, une profondeur relativement faible, un +rservoir commun o tous les lments chimiques se rencontrent. Ils ont +pu ainsi tre accidentellement mlangs et amens jusque prs de la +surface o cependant les lments lgers dominent toujours si l'on +considre de grandes tendues. + +M. de Launay a montr (_Comptes rendus_, t. CXXXVIII, 14 mars 1904) que +l'on peut assigner par des considrations gologiques l'ordre de +superposition des lments chimiques les plus rpandus dans la Terre, +l'poque o elle a cess d'tre entirement fluide. On est amen ainsi +diviser les corps simples en sept groupes, dont le premier est form par +l'hydrogne, le dernier par les mtaux prcieux et denses. Il se trouve +que ces sept groupes se partagent aussi trs nettement par la +considration des poids atomiques qui vont en croissant avec la +profondeur. + +La conclusion de M. de Launay est celle-ci: Dans la fluidit premire +de notre plante, les lments chimiques dj constitus se sont placs + des distances du centre d'autant plus grandes que leur poids atomique +tait plus faible, comme si les atomes, absolument libres de toute +affinit chimique ces hautes tempratures, avaient uniquement et +individuellement obi, dans une sphre fluide en rotation, +l'attraction centrale combine avec la force centrifuge. + +Cette circonstance tmoigne, non seulement de la fluidit primitive, +mais d'une fluidit relativement rcente. Il a fallu, en effet, que le +mlange au moins accidentel de tous les lments soit demeur possible +jusque prs de la surface. Autrement les mtaux denses, accumuls prs +du centre, auraient t spars de nous par des cloisons solides et nous +seraient demeurs jamais inconnus. + +Nous verrons par la suite que l'tude de la surface de la Lune apporte +aussi des arguments d'une grande valeur l'appui de la doctrine de la +fluidit interne. + + + + +SECONDE PARTIE. + +LA LUNE. + + + + +CHAPITRE VIII. + +LA CONFIGURATION DE LA LUNE TUDIE PAR LES MTHODES +GRAPHIQUES ET MICROMTRIQUES. + +LES CARTES LUNAIRES. + + +La Lune est, sans comparaison, de tous les corps clestes, celui qui +s'approche le plus de la Terre. Sa surface nous apparat avec une +nettet et une permanence absolue, sans interposition d'enveloppes +vaporeuses. La perception des dtails n'y est limite que par +l'insuffisance de nos moyens optiques et par l'agitation de l'atmosphre +terrestre. Notre satellite est donc l'intermdiaire indiqu pour passer +de l'tude de la Terre celle des autres plantes. + +Quand on regarde la Lune par une nuit claire, son clat est trop vif +pour un oeil accoutum l'obscurit. Les diffrences de teinte +s'apprcient mal; on pourrait croire que l'astre est lumineux par +lui-mme. Il n'en est rien cependant, comme le montrent le phnomne des +phases et celui de la lumire cendre. La Lune n'est visible que par la +lumire solaire qu'elle nous renvoie, et qui reste encore trs sensible, +aprs s'tre diffuse une fois sur la Terre, une fois sur la Lune, et +avoir travers trois fois toute notre atmosphre. + +Les taches se voient mieux dans le jour, surtout un peu avant le lever +ou un peu aprs le coucher du Soleil. Quand la Lune est prs de +l'horizon, son clat ne diffre pas beaucoup de celui d'une montagne +rocailleuse loigne. C'est probablement une remarque de ce genre qui a +conduit Thals (cit par Thodoret) penser que la Lune tait forme de +la mme substance que la Terre. Dmocrite ajoute que les taches doivent +rsulter de la prsence de montagnes et de valles. On peut, en effet, +si l'on est dou d'une bonne vue, constater sans instruments des +irrgularits sur la ligne de sparation de l'ombre et de la lumire, +ligne pour laquelle nous adopterons dsormais l'appellation abrge de +_terminateur_. + +Xnophane (cit par CICRON, _Questions acadmiques_, Livre IV) va plus +loin. Son opinion est que la Lune est habite, qu'il s'y trouve en grand +nombre des montagnes et des villes. Une croyance anciennement rpandue, +rapporte par Plutarque et Achille Tatius, veut qu'il existe +l'intrieur de la Lune de vastes cavernes, avec une rgion peuple. +D'autres voient dans ce disque brillant un miroir qui nous rflchit +l'image de la Terre. + +Aristote attache peu d'importance ces imaginations, que l'on a vu +cependant reparatre jusque chez nos contemporains. Il conclut fort bien +de la succession des phases que la Lune est une sphre exclusivement +claire par le Soleil, de la persistance des taches que cette sphre +nous prsente toujours la mme face. Il cite une occultation de Mars +comme une preuve que cette plante est plus loigne de nous que la +Lune. + +On doit Aristarque, qui vcut Samos de 320 250 avant notre re, +une mthode correcte en thorie, bien que peu pratique, pour valuer le +rapport des distances de la Lune et du Soleil. Il note qu'au moment de +la quadrature, la Lune doit former le sommet de l'angle droit dans un +triangle rectangle dont les deux autres sommets sont occups par le +Soleil et la Terre. On peut mesurer l'angle dont la Terre est le sommet, +et par suite construire un triangle semblable. + +Il faut ensuite, pour enregistrer un progrs notable, descendre jusqu' +l'poque moderne. Galile parat avoir eu le premier l'occasion +d'examiner la Lune avec une lunette astronomique, construite de ses +mains. Il acquit aussitt la conviction de la nature montagneuse du sol. +Ayant remarqu qu'au moment de la quadrature les sommets des montagnes +peuvent rester clairs jusqu' une distance du terminateur estime au +vingtime du rayon, il aperut dans cette circonstance un moyen de +calculer la hauteur des montagnes lunaires. Les altitudes trouves par +lui (8km 9km) sont notablement exagres. De telles diffrences de +niveau ne se rencontrent entre points voisins que prs du ple Sud, o +la mthode de Galile n'est pas applicable. + +[Illustration: Fig. 21. Distribution gnrale des teintes sur la Lune. +(D'aprs l'ouvrage intitul: _Voyage historique dans l'Amrique +mridionale_, par Don GEORGE JUAN et DON ANTOINE DE ULLOA; Amsterdam, +1752.)] + +Par des observations suivies, accompagnes de dessins, Galile s'assura +que la Lune ne tourne pas vers nous toujours exactement la mme face. +Des fuseaux se dcouvrent et se cachent alternativement sur les bords: +leur largeur totale peut s'lever 15 au maximum. Il y a une libration +en longitude qui dpend surtout de la position dans l'orbite, une +libration en latitude subordonne principalement la latitude de la +Lune et une libration diurne, variant avec la distance au mridien. +Galile n'a reconnu que les deux dernires. Il a construit une Carte +d'ensemble assez sommaire, o les positions des principaux objets sont +fixes par simple estime. + +Vers la mme poque, le P. Scheiner, professeur Ingoldstadt et connu +surtout par ses observations de taches solaires, excuta de nombreux +dessins de la Lune. + +Une Carte demeure fort rare, mais d'une excution tout fait +remarquable pour l'poque (1645), est celle de Langrenus, cosmographe du +roi d'Espagne Philippe IV. Il distingue sur notre satellite trois sortes +d'objets: les taches sombres, visibles l'oeil nu, qu'il appelle des +_mers_: nous y trouvons une Mer autrichienne, un Dtroit catholique, +etc. Les espaces brillants qui les sparent sont des _terres_, dcores +de noms allgoriques: Terres de la Paix, de la Vertu, de la Justice. +Nous y rencontrons enfin une multitude de bassins parfaitement +circulaires, o des ombres se forment ds que le Soleil s'incline un peu +sur l'horizon, ce qui indique une grande profondeur. Langrenus les place +sous le patronage de diverses personnes, soit des savants illustres, +soit des souverains. Mais ici la politique intervient trop visiblement, +et c'est elle qu'il faut s'en prendre si la nomenclature de Langrenus +n'a pas t conserve. Son Philippe IV est devenu Copernic. Louis XIV, +encore bien jeune, s'est vu remplac par Alphonse, roi de Castille; +Mazarin, qui figure comme satellite ct d'Anne d'Autriche, a disparu +des Cartes de la Lune, et le pape Innocent X a cd la place Ptolme. +Le mode de dessin des cirques indique qu'ils ont t vus, en gnral, +clairs par l'Ouest. Les positions et les grandeurs relatives sont +peu prs aussi exactes qu'on peut l'attendre d'observations faites par +simple estime, sans micromtre (_fig. 22_). + +Dans la lgende place en marge de sa Carte, Langrenus annonce qu'il +tient en rserve une foule d'observations importantes et qu'il se +propose de faire paratre un Atlas reprsentant 30 phases diffrentes. +Il ne semble pas que ce projet ait t ralis. + +[Illustration: Fig. 22. Carte lunaire de Langrenus (1645). (L'auteur a +inscrit dans les angles de cette Carte un rsum des opinions des +principaux philosophes anciens concernant la Lune.)] + +La mme anne un capucin autrichien, le P. de Rheita, publia un ouvrage +mystique intitul _Oculus Enoch et Eli_, o il rfute diverses opinions +qui avaient cours cette poque au sujet de la Lune. La carte jointe +ce livre ne marque pas un progrs en ce qui concerne le dtail des +cirques, mais s'attache la ressemblance gnrale et la gradation des +teintes. Rheita porte son attention sur les bandes brillantes qui +divergent de certains points du disque et en donne une explication +optique, d'ailleurs des plus hasardes. + +Deux ans plus tard (1647) paraissait la _Slnographie_ d'Hvlius, le +clbre astronome de Dantzick, appel plus tard en France par Louis XIV. +Sa Carte, qui attribue des noms 250 objets environ, est plus complte +que celle de Langrenus, mais certainement moins claire et moins +expressive (_fig. 23_). Des dessins spciaux sont consacrs aux +formations les plus intressantes. Les hauteurs sont calcules par le +procd de Galile, mais avec plus de discernement et de prcision. +Hvlius constate l'existence de la libration en longitude et l'attribue + tort ce que la Lune serait assujettie prsenter toujours la mme +face au centre de l'orbite, alors que la Terre en occupe non le centre, +mais le foyer. Il tente de dterminer l'axe de rotation de la Lune, et +trouve, par une approximation assez grossire, qu'il est perpendiculaire +sur l'cliptique. + +Le P. Riccioli, que nous avons eu citer propos des mesures d'arc de +mridien, a eu la bonne fortune de faire adopter une nomenclature +entirement nouvelle. Les noms des mers sont suggrs par l'influence +prsume de la Lune sur la pluie, la temprature ou mme l'hygine +publique. Nous voyons apparatre une mer de la Srnit et un ocan des +Temptes, une mer des Crises et une mer des Vapeurs, une mer des Humeurs +et un golfe de la Rose. Les massifs saillants qui bordent les mers +reoivent les noms de montagnes terrestres: les Apennins, les Alpes, le +Caucase, les Pyrnes. Pour les cirques, Riccioli donne avec raison aux +astronomes minents la prfrence sur les hommes politiques que +Langrenus avait fait figurer en premire ligne. Il attribue les objets +les plus marquants et les mieux isols aux philosophes anciens, Platon, +Aristote, Archimde, ratosthne, Hipparque, Ptolme. Parmi les +modernes, Copernic, Tycho Brah, Kepler, Gassendi sont les mieux +partags. Les amis ou les confrres de Riccioli n'ont pas davantage lieu +de se plaindre. Restent les astronomes qui n'taient pas dans les bonnes +grces de l'auteur ou qui avaient le malheur de n'tre pas ns cette +poque. Ils trouveront les meilleures places prises, et devront se +contenter de formations secondaires ou difficiles identifier. Mais ce +manque de justice distributive tait peu prs invitable. On ne +pourrait plus gure apporter un changement radical la nomenclature de +Riccioli, quelque peu complte par la suite, sans risquer de produire +une grande confusion. En ce qui concerne le calcul des positions et des +hauteurs, et gnralement la topographie, la Carte de Riccioli, excute +en collaboration avec Grimaldi, marque peu de progrs sur celles de +Langrenus et d'Hvlius. + +[Illustration: Fig. 23. Carte lunaire d'Hvlius (1645). (Les deux +cercles reprsentent les limites de la libration en latitude. On +remarquera qu'il y a fort peu de dtails nets dans les fuseaux rendus +alternativement visibles par la libration.)] + +Il en est autrement des recherches de Newton, qui ouvrent dans plusieurs +directions des voies essentiellement nouvelles. Ds 1676, dans une +lettre Mercator, il donne la vraie cause de la libration en longitude, +rsultant de l'excentricit de l'orbite lunaire, combine avec +l'uniformit du mouvement de rotation. Le livre des _Principes_, publi +en 1687, emprunte au mouvement de la Lune les exemples les plus dcisifs +en faveur de la loi de la gravitation universelle. Newton y explique +gomtriquement la rvolution des noeds de l'orbite en 18 ans 2/3 et la +rattache l'action perturbatrice du Soleil. Il rend compte aussi des +principales ingalits en longitude, mais, comme Hvlius, croit que +l'axe de rotation de la Lune est perpendiculaire l'cliptique. Le fait +que la Lune nous prsente toujours la mme face est pour lui un indice +que le globe lunaire doit tre allong dans la direction de la Terre. +Mais il n'y a aucune probabilit, en dehors de conditions initiales trs +particulires, pour que cet tat de choses ait toujours t ralis. On +doit s'attendre ce que notre satellite excute des oscillations autour +de cette position d'quilibre relatif. Sa vitesse de rotation n'est donc +pas exactement uniforme, et la libration optique ou apparente, en +longitude, doit tre complique d'une libration relle. L'importance de +cette libration n'est pas indique par la thorie de Newton. Jusqu' +prsent, il n'a pas t possible de la mettre en vidence par +l'observation, non plus que l'allongement du globe lunaire vers la +Terre. On n'a d'ailleurs pas constat davantage un aplatissement suivant +la ligne des ples. Le mridien ne prsente, par rapport la forme +circulaire, que des ingalits purement accidentelles. Cette +circonstance tait prvoir d'aprs la thorie de Clairaut. Les limites +[Grec Phi]/2 et 5[Grec Phi]/4 sont ici 600 fois plus petites environ que +pour la Terre. Mme dans l'hypothse de l'homognit, qui serait la +plus favorable, on n'entrevoit aucune chance de constater +l'aplatissement. + +Peu d'annes aprs la publication du livre des _Principes_, les lois +exactes de la libration de la Lune taient dcouvertes par Dominique +Cassini (1693). Ces lois sont les suivantes: + +1 La Lune tourne autour d'un axe dont les ples sont fixes sa +surface. Ce mouvement est uniforme; sa priode est gale une +rvolution sidrale de la Lune. + +2 L'axe de rotation est inclin d'un angle constant et diffrent de 90 +sur l'cliptique. + +3 L'axe de l'cliptique, l'axe de rotation et l'axe de l'orbite sont +constamment parallles un mme plan. + +On notera que, si la premire loi n'tait pas rigoureuse, toutes les +parties de la surface de la Lune deviendraient visibles la longue. Ces +rgles tant admises, on peut prdire l'aspect du disque pour une poque +quelconque et ramener toutes les configurations observes un tat de +libration moyenne. On prend pour origine des latitudes l'quateur, pour +origine des longitudes le mridien, fixe sur la surface de la Lune, qui +jouit de la proprit de s'carter de quantits gales de part et +d'autre du centre apparent. + +Cassini avait publi antrieurement (1680) une Carte de la Lune plus +complte que celle d'Hvlius. Il aurait pu, par l'application des lois +qu'il avait poses, donner cette Carte une base mathmatique. Ce +travail ne fut accompli que beaucoup plus tard par Tobie Mayer, +astronome de Goettingue (1748). A la valeur 2 30' donne par Cassini +pour l'inclinaison de l'quateur sur l'cliptique, il substitua la +valeur beaucoup plus exacte 1 29'. Le chiffre adopt aujourd'hui est 1 +31'. La Carte de Tobie Mayer est la premire o l'on se soit conform +l'orientation apparente dans les lunettes. + +William Herschel porta son attention de 1777 1779 sur la topographie +de la Lune. On lui doit une srie de mesures de la hauteur des +montagnes. Ses rsultats sont bien plus faibles que ceux des +observateurs qui l'ont prcd ou suivi. Selon lui, la hauteur des +montagnes excderait rarement 1000m. Il est probable que Herschel +considrait comme la surface vritable de la Lune celle des plateaux qui +sparent les cirques et qu'il valuait la diffrence d'altitude entre le +bourrelet des cirques et le plateau extrieur. On trouve des chiffres +beaucoup plus forts quand on compare le rebord d'un cirque la plaine +intrieure, ou le fond d'une mer aux montagnes qui en forment la limite. + +Herschel a cru, diverses reprises, apercevoir des volcans en activit +dans la partie obscure de la Lune. Ailleurs, il considre comme trs +probable, sinon certain, que la Lune est habite. Ni dans un cas ni dans +l'autre, ses observations ou ses raisonnements ne sont prsents sous +une forme qui entrane la conviction. + +Le premier essai de topographie vraiment dtaille est d Schrter. +Ses observations, commences Lilienthal en 1784, ont abouti la +publication de deux volumes de _Selenotopographische Fragmente_, parus +en 1791 et 1802. Jamais avant lui on n'avait appliqu ce genre de +recherches des instruments aussi puissants. L'un de ses tlescopes avait +19 pouces d'ouverture. Schrter n'a point donn de Carte d'ensemble, +mais une multitude de dessins partiels relatifs des phases diverses. +Dans ce travail, accompli avec beaucoup de persvrance, il eut +l'occasion d'enrichir la nomenclature et de signaler de nombreux dtails +rests inaperus avant lui. Son titre le mieux caractris est d'avoir +inaugur une mthode nouvelle pour l'valuation des hauteurs des +montagnes. Elle repose sur la mesure micromtrique de l'ombre projete, +combine avec le calcul de la hauteur du Soleil pour le point qui est +l'origine de l'ombre. Ce procd, plus prcis que la mesure de la +distance au terminateur, est applicable dans des cas moins limits. +Toutefois il est encore frquent qu'il tombe en dfaut, et il ne fournit +jamais que des diffrences entre le sommet d'une montagne et une plaine +voisine. + +Schrter observa, non sans surprise, des divergences manifestes entre +ses dessins d'une mme rgion, effectus des poques diffrentes. Dans +un grand nombre de cas, il fut amen conclure que des changements +rels s'taient accomplis sur notre satellite. Mais ces conclusions +n'ont pas t acceptes par la gnralit des astronomes. Ils estiment +ou bien que Schrter n'a pas suffisamment tenu compte des apparences +occasionnes par le changement des positions relatives de la Terre, du +Soleil et de la Lune, ou bien, dans les cas de divergence certaine, que +l'tat ancien n'tait pas tabli par un ensemble suffisant de +tmoignages. + +Pour affirmer qu'il y a eu modification physique, il serait videmment +dsirable d'avoir des Cartes lunaires tablies par une mthode vraiment +rigoureuse, c'est--dire reposant sur la triangulation d'un certain +nombre de signaux bien choisis. Par des contrles rpts, on peut +assigner une limite suprieure l'erreur possible d'un rseau +godsique; et, si l'un des sommets vient se dplacer d'une quantit +suprieure cette limite, la Carte est un tmoin irrcusable qui peut +attester la ralit du dplacement. Quand le rseau est suffisamment +serr, les dplacements du mme ordre qui se produisent dans l'intrieur +des mailles peuvent tre tablis avec une certitude quivalente. Les +points du premier ordre de la Carte de France, par exemple, ne +comportent que quelques dcimtres d'erreur. + +Nous n'en sommes pas l pour la Lune: les positions slnographiques y +sont facilement en erreur de 30' prs des bords, de 5' 10' dans la +partie centrale. Cela tient deux causes: 1 l'incertitude des lments +de la libration, qui affecte le passage de la configuration apparente +la configuration moyenne; 2 l'absence d'objets gomtriquement dfinis, +analogues aux signaux artificiels des godsiens. Nulle part nous +n'observons de points lumineux invariablement lis la surface; pas +davantage d'artes vives, dont l'intersection soit dfinie +indpendamment de l'clairement solaire. + +Pour combler la premire lacune, il suffit la rigueur d'avoir un seul +signal bien dfini, et d'observer avec la persvrance ncessaire sa +situation par rapport au centre apparent du disque. Arago, Bouvard et +Nicollet ont fait dans ce but, de 1806 1818, d'importantes sries de +mesures micromtriques. L'objet choisi tait le pic central du cirque +Manilius. Ce choix n'tait pas le plus heureux qu'on pt faire. Le +sommet de ce pic est arrondi, peut-tre multiple, et il est probable que +ce n'est pas toujours le mme point que l'on adopte pour sommet quand +l'clairement change. Depuis, Schlter, Wichmann, M. Franz ont excut +avec l'hliomtre des sries analogues en prenant pour point fondamental +le centre du petit cratre Moesting A, bien circulaire et trs net. On +ne doit pas se flatter cependant que l'apprciation du centre soit tout + fait indpendante de la phase, et l'on peut regretter aussi qu'aucune +de ces sries de mesures n'embrasse un intervalle quivalent la moiti +de la rvolution des noeuds de la Lune. Jusqu'ici, ces oprations +confirment l'exactitude des lois de Cassini et n'indiquent aucune +libration relle venant s'ajouter la libration optique. Elles +permettent de regarder l'origine des coordonnes lunaires comme fixe +la surface du globe avec une approximation de quelques secondes d'arc. +(On se rappellera que l'arc de 1" quivaut peu prs 2km.) Il est +probable que cette incertitude sera bientt restreinte, dans une +proportion notable, par l'emploi des documents photographiques. MM. +Franz, Hayn, Saunder ont entrepris dans ce but des travaux qui ne sont +pas encore compltement publis. Quant prsent, la base de la +Slnographie mathmatique est encore la triangulation excute en 1824 +par Lohrmann, complte de 1830 1837 par Beer et Mdler. Ces deux +derniers auteurs ont donn une Carte complte l'chelle de 1m environ +pour le diamtre de la Lune, avec une description topographique trs +soigne. Chaque fois qu'ils se sont trouvs en dsaccord avec leurs +prdcesseurs, ils ont examin les origines du conflit, et toujours ils +sont arrivs la conclusion que les anciens documents devaient tre +tenus pour suspects et que la ralit du changement prsum tait fort +douteuse. + +La seule opration graphique, tendue l'ensemble de la Lune, qui ait +marqu un progrs sur l'ouvrage de Beer et Mdler, est la Carte de J. +Schmidt, directeur de l'Observatoire d'Athnes. Cette Carte, reposant +sur des observations faites de 1848 1874 et dresse l'chelle de +1m,80 pour le diamtre lunaire, est sans rivale pour la clart du dessin +et l'abondance des dtails. On doit reconnatre toutefois qu'elle a +souvent le caractre d'une interprtation discutable et ne peut +prtendre la ressemblance, puisqu'elle ne se rapporte aucun +clairement dtermin. Les inclinaisons du sol, les teintes des objets, +leur importance relative seront trs souvent mal apprcies +l'inspection de la Carte seule (_fig. 24_). + +En l'absence d'ombres, de cotes ou de lignes de niveau, on ne peut +videmment esprer donner une ide correcte du relief. De mme que +Mdler, Schmidt s'est servi de hachures, mais sans pouvoir les tablir +dans une relation dtermine avec la pente. On a tent de sortir de +cette difficult par une autre voie. Il est possible de construire par +ttonnements un modle en pltre qui, sous diverses incidences de +lumire, donne la mme srie d'apparences qu'un paysage lunaire dans les +phases successives. Cette mthode laborieuse a t applique par Nasmyth +et Carpenter. Elle donne des images trs nettes, trs expressives, mais +qui ne portent pas leur contrle avec elles et qui, par suite, ne +doivent tre consultes qu'avec une certaine dfiance. Elles ne +sauraient remplacer l'ensemble des dessins qui ont servi les +construire, car elles font intervenir certaines proprits physiques de +la substance employe, et, dans une plus large mesure, la personnalit +de l'oprateur. On peut encore esprer qu'un dessinateur consciencieux +ne figurera rien dont il ne soit sr. Le mouleur le plus habile +introduira fatalement des dtails qui n'existent pas. + +[Illustration: Fig. 24. Fragment de la Carte lunaire de Schmidt. (Le +plus grand cirque figur ici est Archimde; au-dessus se dploie en +ventail le massif des Apennins.--Comparer avec la reprsentation +photographique de la mme rgion, _fig. 36._)] + +En dehors de ces travaux d'ensemble, de nombreux observateurs se sont +livrs des tudes topographiques de dtail. Mais on doit avouer que +presque toujours leurs dessins supportent, moins bien que la Carte de +Schmidt, la comparaison avec les photographies modernes. Il semble qu' +la longue le dsir de montrer tout ce qui peut se voir l'emporte +toujours sur le scrupule de ne figurer que ce que l'on a vu avec +certitude. Malgr tout le labeur et l'habilet dpenss dans cette +direction, il est ordinairement impossible de rconcilier ensemble les +dessins de source diffrente et l'on arrive la conviction que des +changements apparents considrables peuvent se manifester sans qu'il y +ait lieu de conclure des variations relles. De plus, la +reprsentation graphique d'un site un peu complexe ne se rapporte jamais + une phase bien dfinie, car le temps ncessaire l'excution suffit +pour faire varier la place et l'tendue des ombres. + +Dj Riccioli avait t amen penser qu'aucune altration permanente +ne se produit plus la surface de la Lune, que celle-ci est totalement +aride et inhabitable. + +Hvlius et Herschel inclinent l'opinion contraire. Cassini cite des +exemples de nuages et de points lumineux temporaires. + +Schrter et Gruithuisen, astronome de Mnich, relvent nombre d'objets +facilement visibles, omis sur les Cartes anciennes. Ils croient pouvoir +en infrer que ces objets sont des formations modernes. + +Beer et Mdler repoussent cette conclusion. L'enqute laquelle ils se +sont livrs, dans presque tous les cas signals, leur a montr que les +slnographes du XVIIe sicle n'ont pouss assez loin ni l'exactitude +gnrale, ni le souci du dtail. Deux documents de cette poque ne +s'accordent pas mieux entre eux qu'avec les documents modernes. En +somme, la permanence est plus probable, sauf deux ou trois points o le +doute reste permis. Mais Beer et Mdler, par le caractre uniforme et +comprhensif de leur travail, donnent une base plus solide aux +discussions futures. Aucun objet net et tendu n'a pu leur chapper, pas +plus qu'aux photographies modernes. + +Parmi les points signals par Schrter, comme offrant une apparence +fugitive et changeante, se trouvent deux petits cirques voisins, +perceptibles sans difficult dans les petits instruments. Ces deux +orifices, connus aujourd'hui sous les noms de _Messier_ et _Messier A_, +se trouvent dans la mer de la Fcondit. Du ct de l'Est s'en chappe +une double trane lumineuse, rectiligne, qui simule fort bien une queue +de comte (_fig. 28_ et _29_). + +Beer et Mdler, dsireux de contrler l'observation de Schrter, +reviennent sur Messier chaque fois qu'ils en rencontrent l'occasion. Ce +qui les frappe surtout, c'est la ressemblance absolue, on pourrait dire +l'identit d'aspect des deux cirques. Voici, sur ce sujet, leurs propres +paroles: Prs de ce cirque d'clat 7, de 16km de diamtre, se trouve +l'Est un cirque entirement semblable sous tous les rapports. Diamtre, +forme, hauteur et profondeur, teinte de l'intrieur, mme la position de +quelques sommets sur le rempart, tout s'accorde de telle faon qu'il +doit y avoir l un jeu bien singulier du hasard ou l'intervention de +quelque loi encore inconnue de la nature.... Messier est probablement +cet objet que Schrter (Part. II, 688) incline considrer comme une +apparition lumineuse accidentelle. Nous pouvons assurer que, depuis +1829, dans plus de trois cents occasions, aussi souvent que cette rgion +tait bien visible, nous l'avons toujours vue telle que nous l'avons +dcrite, alors qu'avec une apparence aussi prcise, mme le plus lger +changement de grandeur de forme ou de teinte aurait d se faire +remarquer, et que l'observation de Schrter nous engageait tudier +attentivement cette localit. + +Bientt aprs, en 1842, Gruithuisen nota que les deux cirques ne +paraissaient plus gaux. Webb rpta l'observation en 1855 et en fit +ressortir toute l'importance. Cette ingalit, qui avait pu chapper si +longtemps l'attention d'observateurs habiles et persvrants, tait +devenue trs apparente dans une mdiocre lunette. Il est aujourd'hui +facile de l'enregistrer par la Photographie. Sous un clairement +oblique, Messier se montre toujours plus petit et moins net que Messier +A, le premier tant aplati dans le sens du mridien, le second plus +dvelopp en latitude. C'est seulement pendant quelques jours chaque +mois que les deux cirques, sous un clairement presque normal, +apparaissent comme deux taches lumineuses gales. Il est contraire +toute vraisemblance que Beer et Mdler aient limit leur examen cette +courte priode notoirement dfavorable pour l'apprciation des formes. +Il y a donc lieu de conclure qu'il s'est produit un changement +intrinsque et dfinitif, mais nous ne voyons pas de raison suffisante +pour admettre, avec M. W.-H. Pickering, qu'il y a variation priodique. +Ces deux cirques sont, comme beaucoup d'autres, envelopps chacun d'une +aurole claire, peu prs circulaire. Ces auroles chappent souvent +la vue, soit parce qu'elles ne forment pas un contraste suffisant avec +un fond dj trs lumineux, soit parce que leur teinte propre ne se +dveloppe pas dans un clairement dj trs oblique. Prs du lever ou du +coucher du Soleil, c'est le relief du bourrelet qui dtermine l'tendue +apparente du cirque. Quand le Soleil approche du mridien, on ne voit +plus que l'aurole, et c'est par elle que l'on apprcie l'importance de +la formation. Les deux orifices de Messier sont ingaux, les deux +auroles sont gales: de l la diversit des jugements. + +Nous renverrons aux Ouvrages spciaux pour la discussion des cas +analogues. Celui que nous avons choisi comme exemple est le plus +frappant, parce que, dans aucun autre, la diffrence entre l'tat +initial et l'tat actuel n'est atteste par autant de tmoignages +concordants. Si rellement des changements de cet ordre se produisent +encore, ils ne peuvent manquer d'tre mis en lumire un jour ou l'autre +par la comparaison des documents photographiques. Dsormais, c'est +cette nouvelle source d'informations que nous aurons recours; mais, pour +l'interprter plus srement, il sera utile que nous empruntions la +Mcanique cleste et la Physique quelques donnes sur les derniers +tats que notre satellite a traverss avant de parvenir sa +configuration actuelle et sur les forces qui peuvent rgner sa +surface. + + + + +CHAPITRE IX. + +LA GENSE DU GLOBE LUNAIRE ET LES CONDITIONS PHYSIQUES +A SA SURFACE. + + +On connat la conception sduisante par laquelle Laplace a tent de +rsumer dans ses grandes lignes la formation du systme solaire. +Prsente par l'illustre auteur, avec la dfiance que doit inspirer +tout ce qui n'est pas un rsultat de l'observation ou du calcul, +l'hypothse nbulaire prend plus de prcision et de consistance mesure +que l'on considre des poques plus rapproches de la ntre, des tats +plus voisins de l'tat actuel. Elle est capable, en particulier, de +fournir des indications prcieuses si on l'applique au systme restreint +form par la Terre et la Lune, et dans lequel le Soleil intervient comme +agent de perturbation. + +L'tat primitif nous est absolument inconnu et celui dont Laplace est +parti ne reprsente pas mme ici une approximation vraisemblable. La +marche rationnelle serait donc la suivante: partir de l'tat actuel, +introduire comme fonctions du temps les principaux lments du systme, +volumes, densits, dures de rotation et de rvolution; former les +quations diffrentielles dont ces fonctions dpendent; les intgrer au +moins approximativement; dans les intgrales, donner au temps des +valeurs positives ou ngatives, suivant que l'on veut prvoir l'avenir +ou reconstituer le pass. + +Ce programme, pris la lettre, dpasse encore les ressources de +l'Analyse. Il faut le modifier en partant d'un tat fictif, aussi voisin +que possible de l'tat actuel, mais choisi de manire faciliter le +calcul. On peut esprer obtenir ainsi au moins un aperu de la manire +dont les choses se sont passes. La tentative la plus heureuse qui ait +t faite dans ce sens est celle de M. G.-H. Darwin, dont les Mmoires +ont paru dans les _Philosophical Transactions_. Nous allons essayer de +rsumer ici les conclusions du plus important[10]. + +[Note 10: G.-H. DARWIN, _On the precession of a viscous spherod and on +the remote history of the Earth_ (_Phil. Trans._, vol. CLXX, 1879).] + +M. Darwin suppose la Terre et la Lune encore fluides et homognes, la +viscosit constante, le plan de l'orbite lunaire en concidence avec le +plan de l'cliptique. Les autres lments, partant de leurs valeurs +actuelles, vont varier, et la principale cause de cette variation sera +le frottement des mares. + +[Illustration: Fig. 25.] + +On comprend sans peine l'origine de ce frottement (_fig. 25_). Si une +plante P tourne dans le sens direct, en prsence d'un autre corps C, +l'attraction de ce corps va provoquer la formation d'un bourrelet +saillant _b_, situ du ct de C. Le mouvement diurne, suppos plus +rapide que le mouvement de rvolution, emporte ce bourrelet vers l'Est, +mais l'attraction du corps C tend le ramener sur la ligne PC. Le +bourrelet liquide est donc constamment tran sur la plante et agit +comme un frein pour teindre la vitesse de rotation. L'action continue +dans le mme sens tant que la dure de la rvolution sidrale (que l'on +peut appeler _mois_) surpasse celle de la rotation diurne (que l'on peut +appeler _jour_). L'action s'arrte, en mme temps que les mares, quand +le mois est devenu gal au jour, et la plante P prend, d'une faon +permanente, une forme allonge dans la direction PC. + +Ainsi l'action de la Terre a ralis pour la Lune cette galit, +enferme dans la premire loi de Cassini. On peut se demander pourquoi +l'effet correspondant ne s'est pas produit pour la Terre, et pourquoi +notre jour sidral n'est pas devenu gal la rvolution sidrale de la +Lune. Mais il est facile de voir qu'entre notre globe et son satellite +la partie tait loin d'tre gale. La Terre, plus volumineuse, provoque +sur la Lune des mares bien plus fortes. Le frein mis en jeu, agissant +sur une masse moindre, est plus efficace. La Terre agit 12000 fois plus +vite pour ralentir la rotation de la Lune que la Lune pour ralentir la +rotation de la Terre. + +Ce phnomne a des rpercussions qui n'apparaissent pas premire vue, +mais dont le calcul dmontre la ncessit. L'nergie cintique disparue +dans le ralentissement de la rotation de la plante P doit +invitablement se retrouver quelque part. Il y a, en effet, chauffement +de la plante P, ou attnuation du refroidissement si celle-ci rayonne +vers l'espace. Mais ce n'est pas tout: le bourrelet _b_ attirant la +plante C du ct o dj elle tend se mouvoir, augmente sa vitesse +linaire et la fait sortir de son orbite relative. A cette augmentation +de distance correspond un ralentissement dans le mouvement angulaire. En +somme, si nous considrons l'effet des mares terrestres, il y a +transport d'nergie cintique du mouvement diurne de la Terre au +mouvement orbital de la Lune. + +A ct de cette rpercussion relle, il peut s'en produire une autre qui +n'est qu'apparente. Nos procds de mesure du temps sont fonds sur la +constance prsume du jour sidral. Si la rotation de la Terre se +ralentit, le jour sidral s'allonge. Les phnomnes mesurs avec cette +unit deviennent en apparence plus rapides. C'est le cas pour le +mouvement angulaire de la Lune qui subirait une acclration apparente +suprieure, comme M. Darwin le dmontre, son ralentissement rel. + +Ces rsultats subsistent pour toutes les hypothses vraisemblables sur +la viscosit. Si l'on supposait, au contraire, la masse de la Terre +solide et parfaitement lastique, on trouverait pour le moyen mouvement +de la Lune une acclration relle de 3",5 et pour le jour sidral une +dure presque invariable. + +Les conclusions de M. Darwin sont rsumes dans le Tableau suivant, qui +nous retrace grands traits, pour une priode de 56 millions d'annes +en remontant dans le pass, l'histoire de la Terre et de son satellite: + +Colonnes: +A: Temps (--t) en annes. +B: Jour sidral en heures de temps moyen. +C: Rvolution sidrale en jours moyens. +D: Obliquit de l'cliptique. +E: Inverse de l'ellipticit. +F: Distance de la Terre la Lune en rayons terrestres. +G: Chaleur engendrs en degrs Farenheit. + + tats A B C D E F G + h m j ' +tat initial 0 23.56 27.32 23.28 232 60,4 0 +I 46 300 000 15.30 18.62 20.40 96 46,8 225 +II 56 600 000 9.55 8.17 17.20 40 27,0 760 +III 56 800 000 7.50 3.59 15.30 25 15,6 1300 +IV 56 810 000 6.45 1.58 14.25 18 9,0 1760 + +On voit qu'une transformation trs profonde s'accomplit dans un temps +relativement court partir de l'poque _t_ = -56 600 000. En remontant +vers cette poque, on assiste une diminution de plus en plus rapide du +jour, du mois et de l'obliquit. Cela tient ce que, la Lune se +rapprochant de la Terre, la force retardatrice des mares augmente +normment. Il est vrai qu'avec une rotation plus rapide la production +des mares serait plus fortement entrave par le frottement intrieur, +ce qui fait, jusqu' un certain point, compensation. + +En prolongeant ce Tableau, on arriverait l'poque o la Terre et la +Lune taient confondues ensemble. La mthode de calcul de M. Darwin ne +peut plus servir de guide dans le dtail, lorsqu'on approche de cette +limite. Toutefois le principe de la conservation des aires montre que, +au moment o la Lune s'est spare de la Terre, le mois et le jour +avaient pour valeur commune 5h 36m. La sparation a pu tre provoque +par l'action des mares solaires combines avec la force centrifuge. On +peut imaginer des circonstances o ces mares auraient acquis une trs +grande intensit, par exemple si la mare solaire semi-diurne avait +peu prs mme priode que l'oscillation libre du sphrode. Ce ne serait +pas alors un anneau qui se dtacherait, mais une excroissance. Sa +sparation serait accompagne d'une rupture d'quilibre et de +fluctuations violentes. La mise en libert d'un anneau complet serait +plus conforme l'esprit gnral de l'hypothse de Laplace, mais le +passage de cet anneau un satellite unique soulve, de l'aveu de tous +les gomtres qui se sont occups de la question, de trs grandes +difficults mcaniques. + +Si l'on considre la Lune comme rassemble en un globe unique aussitt +aprs sa sparation (c'est l'hypothse que prfre M. Darwin), le mois +augmente ds le dbut un peu plus vite que le jour, et l'influence +rciproque des mares intervient pour allonger l'un et l'autre, tout en +loignant la Lune de la Terre. La chaleur dveloppe par le passage de +la Terre de la dure de rotation primitive (5h 36m) la dure de +rotation actuelle (23h 56m) suffirait, si elle tait applique d'un seul +coup, pour lever la temprature de la Terre de 3000 Farenheit. Mais il +va de soi que la plus grande partie de cette chaleur a d se dissiper +dans l'espace. + +Peut-on supposer qu'une partie de l'volution qui vient d'tre dcrite +rentre dans les temps gologiques? Cela est possible si l'on admet avec +M. Darwin qu'un globe visqueux, mme recouvert d'une crote mince, est +susceptible d'prouver des mares courte priode comme si la fluidit +tait parfaite. L'alternance plus rapide des jours et des nuits devait +donner plus d'nergie aux vents, aux courants marins, aux cyclones, +acclrer le travail des eaux la surface. Cela est conforme ce que +nous savons des transformations de l'poque quaternaire, o les cours +d'eau, plus volumineux qu'aujourd'hui, travaillaient plus efficacement +au creusement de leurs valles. + +Le frottement des mares a cess de se produire pour la Lune par suite +de l'galit tablie entre la dure de rotation et la dure de +rvolution. Mais il doit tre encore sensible pour la Terre. Cette +action retardatrice peut rendre compte, pour une part, de l'acclration +sculaire apparente du mouvement de la Lune en longitude. Comme elle +agit surtout sur l'quateur terrestre, elle tend produire sur notre +globe une sorte de torsion, avec plissement superficiel. M. Darwin a +cherch prvoir dans un second Mmoire (_Phil. Trans._, Vol. CLXX, +1879) la forme thorique de ces plis. Le dessin donn n'a pas une +relation bien apparente avec la figure des continents ni avec le trac +des chanes de montagnes. + + +_De la forme de la Lune._--La rotation de la Lune sur elle-mme est +lente; la force centrifuge l'quateur n'est qu'une fraction +insignifiante de la pesanteur. Si donc la Lune n'tait pas en prsence +de la Terre, elle pourrait, tant considre comme une masse fluide et +homogne, tre en quilibre sous la forme d'un ellipsode de rvolution +trs peu aplati. + +Mais l'attraction de la Terre la surface de la Lune n'est pas +insensible par rapport celle de la Lune elle-mme; d'o +l'impossibilit que le globe lunaire soit de rvolution. Quand les +dures de rotation et de rvolution sont devenues gales, le bourrelet +des mares prend sur la Lune une position fixe; il est constamment +orient vers la Terre, avec une oscillation limite correspondant la +libration en longitude. Du jour o la solidification complte +intervient, nous devons avoir une figure ovode, l'allongement le plus +prononc ayant lieu dans la direction de notre globe. + +Le problme, considr dans toute sa gnralit, est d'un traitement +mathmatique trop pnible. On le rduit, pour la facilit du calcul, aux +termes suivants (TISSERAND, _Mcanique cleste_, t. II, p. 110): + +_Trouver la figure d'quilibre d'une masse fluide, homogne, anime d'un +mouvement de rotation uniforme autour d'un axe fixe_ O_x passant par son +centre de gravit_ O. _Toutes les molcules de la masse fluide +s'attirent mutuellement suivant la loi de Newton et sont soumises en +outre l'attraction d'un centre loign_ C _situ dans le plan de +l'quateur. On suppose qu'en vertu de celle dernire force le point_ O +_dcrit un cercle ayant son centre en_ C _et que la dure de la +rvolution est gale celle de la rotation de la masse fluide autour de +_ O_x._ + + +La question tant ainsi prcise, on trouve comme figure d'quilibre un +ellipsode trois axes ingaux. L'axe de rotation est le plus petit; +l'axe dirig vers la Terre est le plus grand. L'aplatissement de la +section oriente vers la Terre est quatre fois plus grand que celui de +la section perpendiculaire. Ces aplatissements sont d'ailleurs faibles, +respectivement gaux 375/(10<exp>7) et 94/(10<exp>7). La diffrence des rayons +extrmes pourrait aller 60m. C'est dire qu'il y a peu d'espoir de la +mettre en vidence par des mesures micromtriques. + +Il est probable que ces rsultats seraient peu modifis si l'on +supposait la Lune htrogne, avec densit croissante de la surface au +centre. La densit moyenne de la Lune surpasse peine 3, et il est +croire, par suite, qu'elle est plus homogne que la Terre: ses matriaux +ont d tre emprunts aux couches superficielles et peu denses de notre +globe. + + +_Indications fournies par la thorie de la libration._--On peut former +les quations du mouvement de la Lune autour de son centre de gravit en +ayant gard l'attraction mutuelle de ses diverses parties et +l'attraction de la Terre. L'action perturbatrice du Soleil a peu +d'importance. + +De ce que les ples se dplacent peu la surface, il rsulte que l'axe +de rotation reste voisin de l'un des axes principaux d'inertie. Par +suite un autre axe principal d'inertie fait constamment un axe trs +petit avec le rayon vecteur men du centre de la Lune la position +moyenne de la Terre. + +Le calcul montre que les deux principales lois de Cassini (constance de +l'inclinaison de l'axe de rotation sur l'cliptique, concidence des +noeuds de l'quateur et de l'orbite sur l'cliptique) sont lies +ensemble. Chacune peut tre regarde comme la consquence de l'autre. + +La fixit de l'axe de rotation dans l'intrieur de la Lune n'a pas un +caractre ncessaire. Elle dpend des conditions initiales. D'aprs +Poisson, l'axe de rotation dcrit l'intrieur de la Lune un cne de +rvolution. D'aprs un calcul plus exact, d Charles Simon, l'axe de +rotation oscille dans un plan principal. En pratique, la distinction n'a +pas beaucoup d'importance. Les excursions de l'axe de rotation sont +certainement priodiques et toujours petites. Jusqu' prsent +l'observation ne les a pas mises en vidence. + + +_Dsaccord entre la thorie de l'quilibre d'une masse fluide homogne +et la thorie de la libration._--La premire thorie donne, comme nous +l'avons vu, pour l'aplatissement de la section principale la plus +dforme 375 x (10<exp>7). La thorie de la libration donne pour +l'aplatissement de cette mme section (toujours dans l'hypothse de +l'homognit) 614 x (10<exp>-6), valeur seize fois plus forte. + +On ne doit pas se flatter de rtablir l'accord en tenant compte de ce +que la Lune n'est pas homogne. La discordance devient encore plus +grande si l'on suppose, comme il est naturel, que la densit croisse de +la surface au centre. + +On doit en conclure que la figure actuelle de la Lune ne rpond pas aux +conditions d'quilibre d'une masse fluide. Notre satellite a d se +dformer d'une manire sensible depuis que sa surface s'est solidifie, +et cette dformation s'est rpercute sur les constantes de la +libration. + + +_De l'allongement actuel de la Lune vers la Terre._--Hansen et J. +Herschel ont admis que la Lune, en raison de sa constitution htrogne, +pouvait prsenter un allongement vers la Terre, suprieur mme celui +qu'indique la thorie de la libration, et qui comporte une diffrence de +1km entre les rayons extrmes. + +Ils ont aussi considr comme possible une dissymtrie extrieure entre +les deux hmisphres, dissymtrie compense par la distribution des +masses intrieures de manire respecter l'isostase. Si l'hmisphre +qui nous fait face est beaucoup plus renfl que l'autre, il forme une +vaste excroissance montagneuse prive d'air et d'eau. L'atmosphre et +les mers seraient relgues sur l'hmisphre invisible. Cette +dissymtrie contribuerait videmment maintenir le grand axe de la Lune +dirig vers la Terre. + +Port un certain degr, le renflement pourrait tre mis en vidence +par l'tude de la libration. En effet, pour un mme dplacement +angulaire autour d'un axe perpendiculaire la ligne de vise, les +points du centre du disque prouveraient un dplacement apparent plus +grand que les points voisins des bords, mme si l'on suppose la Lune +sphrique. Et, si on la suppose allonge vers la Terre, le dplacement +relatif des points voisins du centre se trouve encore augment. + +Sur le conseil de Hansen, Gussew a entrepris d'tudier ce point de vue +deux photographies de Warren de la Rue. Son travail (_Bulletin de +l'Acadmie de Saint-Ptersbourg_, 14 octobre 1859) conclut un +allongement norme 0,055. Ce rsultat, bien qu'ayant obtenu +l'assentiment de Hansen, n'a pas t admis en gnral par les +astronomes. + +Rcemment M. Franz (_Observations de Knigsberg_, Vol. XXXVIII) a repris +la discussion des mesures de Gussew, et montr qu'elles ne justifient +pas ses conclusions. M. Franz a mesur micromtriquement, dans le mme +but, cinq clichs de l'Observatoire Lick, et il a trouv que +l'allongement vers la Terre est insensible. + + +_De l'atmosphre de la Lune._--Au moment de la sparation de la Terre et +de la Lune l'attraction prpondrante du globe le plus gros a d ne +laisser au plus petit qu'une faible fraction de l'atmosphre totale. Il +est vrai que cette atmosphre pouvait tre alors beaucoup plus +importante qu'aujourd'hui. + +En fait l'atmosphre de la Lune a maintenant une densit extrmement +faible. Le bord du Soleil n'prouve ni affaiblissement ni dformation au +voisinage du bord de la Lune dans les clipses. Le spectre visible de la +Lune est le mme que celui de la lumire solaire reue directement, et +les raies d'origine atmosphrique ne s'y montrent pas plus intenses. + +Le critrium qui semble devoir offrir la sensibilit la plus grande est +fourni par les occultations d'toiles. A l'entre et la sortie, dans +une occultation centrale, l'toile doit paratre dvie, en des sens +contraires, d'un arc gal au double de la rfraction horizontale la +surface de la Lune. Or la rfraction horizontale atteint sur la Terre +30' 35'. + +D'autre part, la prsence d'une atmosphre augmente le rayon apparent de +l'astre dans une mesure qui dpend la fois de la densit de +l'atmosphre et de sa hauteur, mais qui, certainement, est bien moindre +que le double de la rfraction horizontale. On doit donc, en partant du +diamtre apparent mesur directement, trouver pour les occultations une +dure trop longue. Inversement le diamtre calcul d'aprs la dure des +occultations sera plus petit que le diamtre mesur directement. + +Bessel a considr comme tabli par l'exprience que la diffrence ne +s'levait pas 1". Il en a conclu que l'atmosphre devait tre au moins +900 fois plus rare la surface de la Lune qu' la surface de la Terre. + +Cette conclusion parat excessive. On possde aujourd'hui des +occultations observes plus exactement et en nombre beaucoup plus grand +qu'au temps de Bessel. Leur discussion montre que la diffrence des +diamtres dtermins par les deux mthodes est bien relle. On peut +l'estimer 1" ou mme 2" et son signe est bien celui que fait prvoir +la thorie, s'il existe une atmosphre rfringente. Il y a donc lieu de +considrer la limite 1/900 pose par Bessel comme une valeur +vraisemblable de la densit de l'atmosphre lunaire la surface. A +cause de la moindre pesanteur sur la Lune, l'atmosphre s'y rpartirait +sur une hauteur bien plus grande et, 150km d'altitude, les deux +atmosphres pourraient avoir des densits comparables. Or, 150km de +hauteur, l'atmosphre terrestre est encore capable de produire des +effets sensibles, de porter les toiles filantes l'incandescence, de +diffuser les rayons solaires, de tenir de fines poussires en +suspension. + + +_Disparition de l'atmosphre lunaire._--L'examen de la surface de notre +satellite donne lieu de penser qu'il a possd autrefois une atmosphre +plus importante, et que, par la suite, cette enveloppe fluide s'est +rsorbe ou dissipe. + +La premire explication est suggre par divers phnomnes chimiques. +Une lvation de temprature de quelques centaines de degrs la +surface de la Terre ferait rentrer dans l'atmosphre la totalit de +l'eau des mers et une grande partie de l'acide carbonique contenu dans +l'corce. D'o augmentation trs forte dans la hauteur et la pression de +l'atmosphre. Inversement le refroidissement plus rapide du sol lunaire, +joint sa nature absorbante, a pu fixer dans des combinaisons solides +et soustraire la circulation la totalit des lments liquides ou +gazeux. + +Mais il se peut aussi que les gaz aient disparu par mission directe +dans l'espace. Les gaz trs rarfis ne suivent plus les lois ordinaires +des mlanges. La hauteur limite de l'atmosphre est variable d'un gaz +l'autre, et ceux dont le poids atomique est moindre s'lvent plus haut +que les autres. Or la Lune laisse chapper toute molcule lance suivant +la verticale ascendante avec une vitesse suprieure 2km,38 par +seconde. Il est probable que cette vitesse est frquemment atteinte pour +tous les gaz et que, par suite, la Lune est incapable d'en retenir +aucun. + +M. G.-J. Stoney (_Transactions of the R. Dublin Society_, Vol. VI, srie +2) admet que la temprature la limite de l'atmosphre terrestre est +-66 C. A cette temprature les molcules d'hydrogne et d'hlium, de +poids atomique 1 et 2, ont respectivement pour vitesse moyenne 1603m et +1133m par seconde. Sur la Terre, o une vitesse de 10km 12km par +seconde suffit pour assurer l'vasion, l'hydrogne et l'hlium +s'chappent, la vapeur d'eau ne s'chappe pas. Il semble donc qu'une +vitesse gale 9 ou 10 fois la vitesse moyenne est encore assez +frquemment ralise pour qu'une dperdition assez rapide en rsulte. + +Sur la Lune tous les gaz connus, sans exception, s'chappent la longue +plus facilement que l'hlium sur la Terre. Il n'y a donc pas s'tonner +que la Lune n'ait plus d'atmosphre. Mais rien ne dit qu'elle n'en ait +pas eu une assez importante dans le pass. + +Que sont devenues ces molcules gares? Celles dont la vitesse tait +peu prs perpendiculaire au mouvement relatif de la Lune ont d tre +reprises par la Terre, surtout lorsque les deux plantes taient assez +voisines l'une de l'autre. Le plus grand nombre a d former un anneau de +particules trs dissmines, circulant indpendamment les unes des +autres autour du Soleil, et dont l'orbite de la Terre constituait la +ligne centrale. Il y aurait l une explication possible de la lumire +zodiacale. + + +_De la temprature de la Lune._--Il n'est pas douteux que la Lune ne se +soit refroidie plus vite que la Terre, par cela seul qu'elle est plus +petite. La Lune est arrive la premire possder une crote assez +paisse, o la chaleur interne ne contribue plus que dans une mesure +insignifiante entretenir la temprature de la surface. Celle-ci +oscille sous l'influence alternative du rayonnement solaire et du +refroidissement nocturne, limit par la prsence de l'atmosphre. + +On ne peut douter que cette influence de l'atmosphre ne soit +considrable. Dans la zone torride les sommets des trs hautes montagnes +sont chargs de neiges perptuelles, et le refroidissement nocturne y +est bien plus intense que pour les plaines situes leur base. On ne +voit, pour expliquer cette diffrence, d'autre motif que la raret de +l'air et de la vapeur d'eau. Or les sommets des plus hautes montagnes +terrestres sont encore loin d'atteindre la limite suprieure de +l'atmosphre. L'limination totale de celle-ci serait accompagne d'un +refroidissement encore plus grand. + +Nous devons donc nous attendre ce que la Lune soit une basse +temprature et il est certain, en effet, que la chaleur qu'elle nous +envoie n'est pas sensible pour nos organes, ni mme, dans les conditions +ordinaires d'exprience, pour un thermomtre. + +Si le refroidissement nocturne est intense sur notre satellite, +l'chauffement dans le jour semble devoir y tre important. En effet, +les jours de la Lune valent 14 des ntres et, dans cet intervalle, tous +les points de la zone quatoriale voient le Soleil passer prs de leur +znith. Quelle que soit la nature de la surface, une certaine fraction +des rayons solaires doit s'y absorber et relever la temprature. Nous +pouvons d'ailleurs constater premire vue qu'il ne s'accomplit pas de +rflexion spculaire. Aussi J. Herschel pensait que le point +d'bullition de l'eau devait tre dpass quotidiennement. D'autres +astronomes ont pens que le sol lunaire devait approcher de la +temprature du fer rouge. + +En 1846 Melloni, oprant sur le Vsuve l'aide d'un thermopile et du +galvanomtre rcemment invent, russit pour la premire fois mettre +en vidence une manifestation sensible de la chaleur renvoye par la +Lune. + +Lord Rosse et le Dr Boeddiker ont obtenu des rsultats encore plus nets. +Ils valuent 500 C. l'abaissement de temprature qui se produit sur +la Lune dans le cours d'une clipse totale. Le refroidissement +conscutif la disparition du Soleil est donc beaucoup plus rapide que +sur la Terre, ce qui met bien en vidence le rle protecteur de +l'atmosphre. Les radiations solaires, pntrant dans le sol terrestre, +s'y transforment en radiations obscures; il parat probable que +l'atmosphre les retient au passage et que ce dfaut de transparence ou +cette facult de capture rsident surtout dans la vapeur d'eau et +l'acide carbonique. + +Depuis Langley a ralis une combinaison beaucoup plus sensible du +thermopile et du galvanomtre. Avec cet appareil, qu'il a nomm +_bolomtre_, il a pu explorer le spectre solaire, du ct de +l'infrarouge, bien au del des limites antrieurement admises, et il a +reconnu que la majeure partie de l'nergie calorifique du Soleil, les +trois quarts peut-tre, rside en dehors du spectre visible. Mais un +autre rsultat inattendu des expriences de Langley est que ces rayons +obscurs traversent une atmosphre pure et sche plus facilement que ne +le fait la chaleur lumineuse. + +Dans un travail excut avec M. Very et publi en 1889[11] Langley +arrive aux conclusions suivantes: + +La partie du disque lunaire qui n'est pas actuellement claire du +Soleil ne nous envoie pas plus de chaleur que le fond du ciel. + +[Note 11: LANGLEY et VERY, _The temperature of the Moon. American +Journal of Science_, vol. XXXVIII, 3e srie.] + +La partie du disque lunaire qui voit le Soleil est, sans exception, plus +chaude que le fond du ciel. L'appareil est assez sensible pour +manifester la 1500e partie de la radiation totale de la Lune. La chute +de temprature qui se produit sur la Lune pendant la dure d'une clipse +totale n'est pas aussi forte que lord Rosse l'avait pens. Elle est +cependant suprieure celle qui se produit dans l'paisseur de +l'atmosphre terrestre sous une latitude quelconque. + +Il y a dans le spectre lunaire deux maxima distincts observables, l'un +correspondant la radiation rflchie, l'autre la radiation propre du +sol. + +La position du second maximum, reprsentant la chaleur rayonnante +invisible, permet une valuation de la temprature du sol. Cette +valuation est fort incertaine. On peut admettre cependant que la +temprature de la Lune ne s'lve pas au-dessus de 0 centigrade. Il n'y +aurait donc pas, en dehors de l'examen dtaill du sol, de raison +suffisante pour exclure l'ide que la Lune soit, en tout ou en partie, +couverte de glace. Faute d'une temprature assez leve cette glace +n'aurait jamais occasion de fondre ou d'mettre des vapeurs sensibles. + +Cette conclusion a soulev des objections nombreuses. On s'explique mal, +en l'absence de tout cran protecteur, ce qui frapperait ainsi les +rayons solaires d'impuissance. M. Very, collaborateur de Langley, a +repris les mesures avec des appareils plus perfectionns[12]. La +transmission par le verre lui a permis de distinguer, dans la radiation +de la Lune, la radiation solaire rflchie de celle qui mane rellement +du sol lunaire chauff. En effet, une lame de verre qui laisse passer +0,77 de la radiation solaire transmet seulement 0,02 de la radiation +d'une source basse temprature, telle qu'un cube noirci rempli d'eau +bouillante. Finalement M. Very a trouv, comme il fallait s'y attendre, +que la surface solide de la Lune, moins rflchissante que les nuages de +l'atmosphre terrestre, doit mieux profiter de la chaleur incidente. La +temprature moyenne de l'hmisphre clair doit tre voisine de +97 C. +Le point qui voit le Soleil au znith doit s'chauffer jusqu' +184, +c'est--dire plus que les dserts les plus brlants de la Terre. Dans +ces conditions, l'existence souterraine est la seule laquelle +pourraient s'adapter les formes vivantes terrestres. + +[Note 12: F.-W. VERY, _The probable range of the temperature of the +Moon. Astrophysical Journal_, vol. VIII, nov. et dc. 1898.] + + + + +CHAPITRE X. + +LA FIGURE DE LA LUNE TUDIE PAR LES DOCUMENTS +PHOTOGRAPHIQUES. + + +LES TRAITS GNRAUX DU RELIEF. + +A quelque opinion que l'on se range, concernant la temprature actuelle +de la Lune, il est certain qu'elle s'est refroidie plus vite et +dessche plus compltement que la Terre. On doit donc s'attendre ce +que la contraction par refroidissement soit pour notre satellite un +facteur important du relief, le travail des eaux y tant relativement +peu considrable. Cette prvision est confirme par l'inspection de la +surface dans les lunettes puissantes, inspection qui peut se faire +aujourd'hui bien plus loisir et d'une manire presque aussi complte +sur les photographies. + +Nous y reconnatrons d'abord, premire vue, des diffrences de niveau +considrables. Prenons, par exemple, l'image de Thophile, l'un des +cirques les plus profonds de la Lune. La mesure des ombres y donne 5500m +pour l'cart d'altitude entre le bord et la plaine intrieure, 1500m +pour la hauteur du groupe central de montagnes. La pente intrieure est +raide, incline de 30 en moyenne. D'autres cirques prsentent des +inclinaisons encore plus fortes, 40 ou 50, ce qui montre qu'ils ne +peuvent tre forms que de matriaux rsistants. Il serait difficile, +sur la Terre, de trouver une telle diffrence de niveau rpartie sur une +largeur aussi faible. La pente extrieure est au contraire modre. Il +est malais d'y assigner la limite de l'ombre, et par suite d'en valuer +la hauteur (_fig. 31_). + +Sur ce revers externe, nous voyons de nombreux sillons, un peu +divergents, tracs suivant la ligne de plus grande pente. Ils peuvent, +premire vue, s'interprter comme des vallons creuss par les eaux. Mais +le fait qu'on les observe exclusivement sur le versant extrieur de +quelques grands cirques conduit les regarder plutt comme des traces +d'panchements volcaniques. On ne trouve point, en effet, d'indice de +ravinement sur la pente intrieure des cirques, pas davantage sur les +pentes qui limitent les grands massifs montagneux et qui sembleraient +devoir offrir un champ si favorable l'rosion. Les parties saillantes +n'y sont nulle part rduites l'tat de crtes linaires et ramifies. +Partout des bassins sans coulement, des plateaux pentes indcises. +Point de fosss continus et progressivement largis, comme les cluses et +combes du Jura, point de deltas au dbouch des sillons dans la plaine. + +D'o cette conclusion importante: non seulement la Lune n'est pas +aujourd'hui arrose par des prcipitations copieuses (ce que montrait +dj l'absence de tout effet de rfraction imputable l'air ou la +vapeur d'eau), mais il en a toujours t ainsi depuis que le relief de +notre satellite s'est constitu. Jamais les eaux n'ont eu se frayer +la surface des voies d'coulement. + +Cela veut-il dire qu'il n'y ait jamais eu d'humidit sur la Lune? Cette +consquence serait peu admissible du moment que, avec Laplace et ses +successeurs, nous faisons de la Lune un fragment dtach de la Terre. +Elle le sera moins encore quand nous aurons relev sur la Lune des +traces manifestes d'ruptions volcaniques. Disons seulement que les +prcipitations y ont t faibles compares ce qu'elles sont dans les +rgions bien arroses de la Terre. Elles ont rencontr un sol poreux et +absorbant qui ne leur a pas permis d'agir par ruissellement. Le +refroidissement ayant march plus vite sur un globe moins gros, une +couche plus paisse s'est trouve capable d'absorber l'eau, que la +chaleur interne ne refoulait plus la surface. + +Pourquoi parlons-nous de sol poreux et absorbant? L'hypothse de Laplace +nous y invite encore. Car la Lune, emprunte aux couches superficielles +de la Terre, doit tre compose surtout des matriaux lgers de +l'corce. Cette manire de voir est confirme par la faible valeur de la +densit moyenne, qui ne s'lve qu' 3,4 pendant qu'elle dpasse 5,5 +pour notre globe. Il est d'ailleurs extrmement probable que la densit +superficielle est plus faible, de mme que sur la Terre, et n'excde pas +2, densit des calcaires les plus fissurs et les plus lgers. Enfin +l'clat de la lumire rflchie par la Lune permet d'assimiler sa +surface au marbre ou la craie. Les roches granitiques, schisteuses, +basaltiques, et en gnral celles qui forment les terrains impermables, +ont des teintes plus sombres. + + +_La rpartition des mers._--Un des traits les plus gnraux et les plus +visibles de notre satellite est constitu par de vastes taches de +couleur sombre, formant des compartiments dprims. Nous leur garderons, +pour nous conformer l'usage, le nom de mers qui leur a t donn par +les anciens slnographes; mais il est certain que leur surface est +rugueuse et que la lumire s'y diffuse sans jamais s'y rflchir comme +elle le ferait sur un liquide. Il est naturel de les rapprocher des +compartiments affaisss de la surface terrestre. Nous pouvons esprer +d'y trouver matire des comparaisons utiles; car, si les mers lunaires +n'ont subi ni sdiments ni rosions, les fosses ocaniques terrestres en +ont t prserves par l'paisseur du manteau liquide qui les recouvre. + +Un premier rapprochement doit tre fait en ce qui concerne la +distribution gnrale des aires dprimes. On sait que, sur la Terre, +ces aires se partagent en deux sries. Les unes, appeles fosses +mditerranennes, s'enchanent, sans se confondre, peu prs suivant un +grand cercle de la sphre. Deux autres groupes moins distincts, +constituant par leur agrgation l'un l'ocan Pacifique, l'autre l'ocan +Atlantique, s'tendent surtout dans le sens du mridien, angle droit +avec l'alignement des fosses mditerranennes. Cette disposition parat +avoir persist, dans ses traits essentiels, travers les temps +gologiques. + +Prenons maintenant une preuve photographique de la Lune au voisinage de +l'opposition et nous reconnatrons que ce rsum est applicable notre +satellite de point en point, sans qu'il y ait autre chose que les noms +changer. Les mers des Pluies, de la Srnit, de la Tranquillit, de la +Fcondit, la mer Australe forment une srie aligne suivant un grand +cercle. Mais, au lieu de se fermer comme les suivantes, la mer des +Pluies s'ouvre l'Est dans un systme de bassins qui s'tend +perpendiculairement au premier, comprenant au Nord le Golfe de la Rose, +au Sud l'ocan des Temptes et la mer des Nuages (_fig. 30_). + +Convient-il d'assimiler ce second systme au Pacifique ou +l'Atlantique? La seconde manire de voir semble mieux fonde. Ces +dpressions n'embrassent pas, toutes ensemble, le cinquime de la +circonfrence du globe en longitude. Nous n'avons point ici de chanes +ctires comme celles qui font l'ocan Pacifique une ceinture presque +continue. Au contraire, nous voyons dans le sens de la longueur une ride +mdiane jalonne par toute une srie de grands foyers ruptifs, +Bouillaud, Euclide, Kepler, Aristarque. On sait que l'ocan Atlantique +est aussi divis suivant un mridien par une ride saillante d'o +mergent de distance en distance les sommits volcaniques de l'Islande, +des Aores, de l'Ascension, de Tristan da Cunha. Nous ne pouvons, +malheureusement, achever le tour de la plante pour voir si la srie des +fosses mditerranennes se prolonge de l'autre ct, s'il s'y rencontre +un digne pendant l'ocan Pacifique, si les dpressions s'y placent de +prfrence aux antipodes des saillies comme le veut la symtrie +ttradrique qui semble prvaloir sur la Terre. + + +_La structure des mers._--La conformit qui se manifeste sur les deux +plantes dans la rpartition gnrale des rgions dprimes a pour +pendant une analogie non moins remarquable dans leur structure. + +Les grands abmes marins o la sonde descend plus de 8km de profondeur +ne se groupent pas, comme on l'a cru longtemps, dans les parties +centrales des ocans, loin de toute terre merge. Ils ont plutt la +forme de valles allonges paralllement aux rivages, des distances +relativement faibles de ceux-ci. C'est ce qui a lieu dans l'ocan +Atlantique pour les fosses des Antilles et des Bermudes, dans le +Pacifique pour les fosses des Kouriles, des les Tonga, au large des +ctes chiliennes et pruviennes (_Pl. I_). + +Cette loi n'a t mise en vidence que par des travaux rcents, la +suite de sondages multiplis, de longues et coteuses expditions +maritimes. Sur la Lune, nous pouvons la vrifier beaucoup moins de +frais. Une bonne lunette et un peu de patience y suffisent. + +Il nous sera d'abord trs ais de reconnatre que, sur le fond des mers, +le relief a une allure gnrale plus douce que dans les parties +saillantes. Les crtes versants concaves y sont rares; part quelques +blocs isols qui forment de vritables les, les ondulations du sol ne +projettent d'ombre qu'au lever ou au coucher du Soleil. Les pentes sont +modres et se prolongent dans le mme sens sur de vastes tendues. En +thse gnrale, cela est vrai de la Terre comme de son satellite. + +Il s'en faut de beaucoup, cependant, que les mers lunaires soient planes +ou exactement modeles sur la sphricit du globe. Ce ne sont point des +surfaces gomtriques. Essayons donc d'aller plus loin et de reconnatre +o se trouvent les points les plus creux. Si nous examinons sous un +clairement favorable la mer de la Srnit, par exemple, nous serons +frapps de ce fait qu'elle possde, au pied de son enceinte montagneuse, +toute une bordure de taches sombres. Pour qui est familier avec l'tude +de la surface de la Lune, il est ds lors probable que ces taches +correspondent aux parties les plus creuses. Il y a, en effet, sur notre +satellite, corrlation habituelle entre la teinte et l'altitude, en ce +sens que les plaines basses y sont presque toujours plus sombres que les +points saillants. Comme la rgle n'est pas sans exception, une +vrification pourra sembler dsirable. Il suffira, pour la faire, de +noter la position des taches sombres et d'attendre que le Soleil se +couche pour elles. On les voit alors envahies par l'ombre avant les +taches claires qui les avoisinent, d'o il rsulte que les premires +sont effectivement dprimes. + +La mme exprience, rpte sur d'autres mers, fortifie cette +conclusion, qui est peu prs gnrale; le fond des mers lunaires est +convexe, dans son ensemble, au del de ce qu'exige la courbure moyenne +du globe, et les fosses ocaniques y sont, comme sur la Terre, rejetes +prs des rivages. + + +_La formation des mers._--Un troisime point de ressemblance est +signaler entre les mers terrestres et celles de notre satellite. C'est +dans la srie quatoriale, dans celle qui rpond aux fosses +mditerranennes, que se rencontrent les bassins les mieux dlimits par +des bourrelets montagneux, ceux dont le bon tat de conservation accuse +une jeunesse relative. Sur la Lune leur forme circulaire ressort souvent +avec une admirable clart. Les cassures qui les bordent se montrent +nu, parfois sur plusieurs milliers de mtres de hauteur. Il est vident +que chacune de ces dnivellations de l'corce, par cela mme qu'elle +affecte un dessin gomtrique, a d s'effectuer dans un temps assez +court et se rattache une poque gologique dtermine. Si le phnomne +est plus net sur la Lune, cela tient ce que nous pouvons en observer +l'effet intgral et non modifi. Nous retrouverions des formes analogues +sur la Terre, s'il nous tait possible de dbarrasser les fosses +sous-marines de leur bordure de sdiments et de restituer aux bourrelets +montagneux tout ce que l'rosion leur a enlev. + +Voulons-nous prendre en quelque sorte sur le fait le mcanisme de la +formation d'une mer? Il faudra nous adresser de prfrence celles qui +ont gard l'intgrit de leur contour circulaire. Il y en a trois, les +mers des Crises, du Nectar, des Humeurs, qui possdent ce caractre un +haut degr, et ce sont justement celles qui mettent en dfaut la rgle +signale tout l'heure. Une bande marginale n'y a pas suivi +l'affaissement du centre, mais est reste adhrente la bordure +montagneuse. Les rides de celle-ci n'accusent point de prfrence pour +l'alignement parallle au rivage, par consquent point de structure +plisse. La partie centrale ou aplanie de la mer offre une srie de +veines ou de bourrelets saillants. La rgion extrieure ou montagneuse +est coupe de crevasses ouvertes, larges de 2km 3km, se prolongeant +sur une norme longueur travers les obstacles les plus varis (_fig. +32, 33, 34_). + +Les veines comme les crevasses suivent trop videmment un trac +concentrique au rivage de la mer pour ne pas tre rattaches au +mouvement du sol qui a dtermin l'effondrement du centre. Mais nous ne +trouvons pas ici, comme sur le contour des affaissements terrestres, des +plis refouls, accumuls contre des massifs rsistants. Bien loin de l, +l'corce lunaire s'est dchire en larges crevasses qui demeurent encore +bantes l'heure actuelle. Sa tendance, lors des derniers mouvements +dont nous pouvons constater les traces, n'tait donc pas de se plisser +comme un vtement trop large, mais au contraire de s'tirer, de se +disjoindre comme une enveloppe trop troite. + +Pourquoi maintenant des crevasses ouvertes l'extrieur de la mer, des +veines saillantes l'intrieur? Ces deux aspects inverses ne sont pas +contradictoires. Ils reprsentent seulement deux tapes diffrentes dans +la marche d'un mme phnomne. Les veines, comme les crevasses, marquent +des ruptures successives dues l'effondrement du centre de la mer. Les +cassures les plus rapproches du centre ont servi au dgorgement des +laves, qui se sont ensuite panches sur la plaine. Quand cet +panchement a pris fin, les laves, arrivant la surface dj +refroidies, se sont solidifies sur place. Non contentes d'obstruer la +fissure, elles l'ont transforme par leurs apports successifs en un +bourrelet saillant, pentes doucement inclines. + +Les fissures de la bande extrieure, situes un niveau plus lev, +n'ont point servi l'panchement des laves, qui trouvaient dans les +tages infrieurs une issue suffisante. Elles sont, par suite, demeures +ouvertes; elles ont mme d aller en s'largissant toujours, la +manire des crevasses des glaciers, tant que la priode d'affaissement +de leur lvre infrieure s'est prolonge. + +Bien entendu, les parties aplanies de la surface sont galement sujettes + se fissurer. Mais, tant que l'corce n'y a pas acquis une grande +paisseur, les crevasses ne peuvent s'y ouvrir largement sans donner +issue aux panchements volcaniques. Ds lors elles s'obstruent, +s'effacent et se transforment en bourrelets. Nous voyons frquemment ces +deux sortes d'accidents juxtaposs petite distance; parfois mme une +crevasse ouverte se prolonge par une veine saillante. + +On comprend donc que les fissures de plaine soient, en gnral, plus +troites que celles des rgions de montagne, par suite moins faciles +observer. Mais leur position, leur trac sont galement significatifs au +sujet de leur origine. Ainsi dans la partie est de la mer de la +Tranquillit (_fig. 35_) nous remarquons, ct de veines +remarquablement longues et ramifies, les crevasses typiques de +Sosigne, de Denys, de Sabine, toutes traces paralllement au rivage. +Dans le cas de Sabine, la crevasse est double, ce qui montre que la +tendance a persist aprs avoir obtenu une premire, mais insuffisante +satisfaction. Cette formation de crevasses successives et parallles +s'observe, pour ainsi dire, chaque pas sur les glaciers alpins. De +mme ici nous voyons la mer exercer sur la terre ferme une sorte +d'attraction assez puissante pour disjoindre celle-ci et en dtacher des +bandes marginales. + + +_Des massifs montagneux de la Lune._--Ces notions acquises sur les mers +nous rendront plus explicables les blocs saillants qui les encadrent. +Leurs caractres sont surtout ngatifs. Ils manquent d'individualit +propre. Ce ne sont gure que des portions de plateau laisses en relief +par l'affaissement des rgions voisines. D'habitude les aires +d'effondrement sont circulaires; aussi la forme gnrale du groupe +montagneux sera, plus ou moins, celle d'un triangle cts concaves, de +la portion de plan comprise entre trois cercles qui se coupent. + +Cet nonc s'applique bien aux monts Taurus, limitrophes de la mer de la +Srnit. Nous n'y voyons ni lignes de partage, ni valles d'coulement. +La fine crevasse qui se fraye un chemin travers le centre du massif et +se prolonge sur la plaine tmoigne par sa seule prsence que le model +du relief par les eaux a t nul ou insignifiant. Les plus fortes +lvations du sol ne sont point rassembles au centre, mais rejetes +prs de la limite ouest. + +Cette particularit n'est pas moins visible sur le groupe des Apennins. +Le ct nord, inclin vers la mer de la Srnit, est beaucoup plus +troit, beaucoup plus rapide que la pente incline au Sud vers la mer +des Vapeurs. Nous reconnaissons ici la loi de dissymtrie des versants, +bien connue de tous ceux qui ont tudi les montagnes terrestres. Il +semble que toute cette portion de l'corce ait prouv un mouvement de +bascule exposant au dehors d'un ct une cassure abrupte, de l'autre une +face dorsale d'inclinaison modre. Mais toujours point de plis refouls +contre les parties saillantes. Nous voyons, au contraire, la crote +lunaire manifester en toute occasion sa tendance s'tirer et se +disjoindre (_fig. 36_). + +On la retrouve encore, bien loquemment atteste, dans la grande valle +rectiligne que l'pe surhumaine de quelque paladin semble avoir +entaille d'un seul coup travers le massif des Alpes. Bien entendu, +cette explication ne saurait suffire, car il s'agit ici d'une cassure de +70km de long sur 10km 12km de large. Pour expliquer comment les deux +parties en contact ont pu se disjoindre ce point, la thorie de la +contraction par refroidissement n'est pas suffisante. Il faut admettre +que l'un au moins des deux fragments a pu flotter la drive sur le +liquide qui le portait. Pour les Alpes comme pour les Apennins, les plus +hauts sommets sont en bordure, et leurs ombres s'allongent sans obstacle +sur la plaine qui s'tend leurs pieds (_fig. 37_). + +Le massif voisin du Caucase forme barrire entre les mers des Pluies et +de la Srnit. Ces deux bassins se rapprochent au point de donner la +masse interpose l'aspect d'une chane de montagnes terrestre. A y +regarder de prs, il n'y a point division dans la longueur par une ligne +de fate, mais, au contraire, division transversale en plusieurs blocs +rectangulaires. Les cases de ce damier gigantesque ne sont plus en +correspondance exacte. Elles ont jou les unes par rapport aux autres, +et subi dans le sens tangentiel des mouvements de transport ou de +charriage qui peuvent atteindre 30km d'amplitude. + + +_Relations entre l'histoire de la Lune et celle de la Terre._--On +remarquera que l'tude du relief lunaire apporte, dans trois au moins +des grandes questions qui divisent les gographes et les gologues, un +tmoignage prcis, qui n'est peut-tre pas sans rplique, mais que l'on +n'a pas le droit d'ignorer ou de ngliger. + +En premier lieu, la Terre a-t-elle une corce solide, une lithosphre? +Nous avons vu que des thoriciens d'une grande autorit se prononcent +pour la ngative. Ils ne veulent pas admettre qu'une crote relativement +mince, enveloppant un noyau liquide, rsiste aux mares qu'elle aurait +subir, au poids des montagnes dont sa surface est hrisse. Pour Lord +Kelvin, pour M. Darwin, la solidification d'une plante doit commencer +par le centre, progresser vers la surface, et ne porter en dernier lieu +que sur une couche mince. + +Les gologues se montrent, en gnral, peu disposs marcher dans cette +voie; il nous semble que leur rpugnance pourrait tre fonde avec plus +de force encore sur l'examen de la surface de la Lune. Non seulement, en +effet, les panchements venus de l'intrieur y ont nivel le fond des +mers et des cirques, mais, ce qui est plus significatif encore, des +fragments solidifis, pais de plusieurs milliers de mtres, ont pu y +flotter la drive. + +On continuera donc, malgr les beaux travaux mathmatiques auxquels nous +avons fait allusion, parler de l'corce solide des plantes. On le +peut en conscience, parce que, pour simplifier le problme et le rendre +accessible au calcul, on est oblig d'introduire ds le dbut des +hypothses hasardeuses, notamment celle d'une certaine homognit. +Devant cette ncessit, les faits d'observation gardent une valeur +prpondrante. Que l'on prenne garde, en contestant l'intrieur des +plantes le droit d'tre fluide, leur crote celui de se supporter +elle-mme, de ressembler aux mdecins du XVIIe sicle, qui refusaient au +sang la facult de circuler dans les artres. + +Un second litige, dans lequel les astronomes auraient leur mot dire, a +pour sujet la formation des montagnes. Ainsi que nous l'avons vu au +Chapitre V, la thorie de la contraction par refroidissement, aprs +avoir travers une priode de brillante faveur, se heurte des +objections. On trouve le refroidissement sculaire trop lent, trop peu +sensible pour donner lieu des dformations aussi grandes. Il faut +admettre, dit-on, que le poids des sdiments dposs sur les rivages les +contraint s'affaisser, relve par un mouvement de bascule une bande de +terrain parallle, et tend ainsi exagrer les diffrences de niveau +primitives. + +L'examen de la Lune doit nous faire envisager ce complment +d'explication avec beaucoup de dfiance. Sur notre satellite les +rosions, les sdiments, ne se rvlent que par des traces +insignifiantes et douteuses. Et cependant les diffrences de niveau y +sont normes et brusques. Nous y voyons, aussi clairement que sur la +Terre, les sommets les plus levs accumuls au bord des massifs, les +fosses ocaniques rejetes prs des ctes. Si donc la thorie de la +contraction tait juge insuffisante pour rendre compte de l'apparition +des montagnes, ce n'est pas au poids des sdiments qu'il faudrait faire +appel pour y suppler. L'expdient, ft-il jug efficace pour la Terre, +ne le serait pas pour la Lune. La raction du fluide intrieur, comprim +par les affaissements, semble, au contraire, fournir les lments d'une +explication admissible dans tous les cas. + +Enfin, les caractres si nets par lesquels les montagnes lunaires se +diffrencient des montagnes terrestres doivent nous suggrer une +dernire rflexion. + +Pour les naturalistes du commencement du XIXe sicle, les chanes +montagneuses avaient comme origine des compartiments soulevs. Pour +leurs successeurs immdiats, ce sont des massifs demeurs en retard sur +l'affaissement des rgions voisines. Pour nos contemporains, ce sont +uniquement des fragments plisss par compression latrale. + +Ce dernier point de vue pourrait bien tre trop exclusif. La tendance au +plissement, si gnrale qu'elle soit sur la Terre, ne se manifeste +assurment pas sur la Lune. Elle n'est donc pas une condition ncessaire +pour la gense des montagnes. Ne serait-elle pas particulire +certaines priodes de l'histoire gologique? + +Nous sommes conduits le penser par un travail souvent cit de M. +Davison[13]. En tudiant de plus prs la loi formule par lie de +Beaumont, il a t amen faire la remarque suivante: l'mission de la +chaleur dans l'espace ne se fait plus aux dpens de la surface, dont le +refroidissement est achev. Mais elle ne se fait pas davantage aux +dpens des couches trs profondes, dont la temprature demeure +sensiblement invariable. Le taux extrme du refroidissement est atteint + une profondeur que l'on peut estimer, pour la Terre, 100km. Il en +rsulte que les plissements n'ont aucune raison de se produire au del +de 8km de profondeur. Plus bas, les couches, se contractant plus que +celles qui les supportent, se trouvent tires. + +[Note 13: C. DAVISON, _On the distribution of strain in the Earth's +crust_ (_Philosophical Transactions_, 1887).] + +Ce chiffre de 8km est relatif aux conditions que la Terre traverse +aujourd'hui. Il tend augmenter si le refroidissement poursuit sa +marche rgulire. Mais qu'une cause rfrigrante extrieure vienne se +faire sentir, ce sera la couche superficielle qui supportera la +dperdition la plus grande. Les plissements seront supprims, et la +tendance l'tirement deviendra gnrale. + +C'est prcisment ce qui semble s'tre produit pour la Lune. On ne peut +gure douter qu'elle n'ait possd une atmosphre d'une densit notable. +A une poque peut-tre rcente cette atmosphre s'est vanouie, +disperse dans l'espace ou absorbe par des combinaisons solides. Prive +de son manteau protecteur, la surface a subi un refroidissement intense, +et la possibilit mme des plissements a disparu jusqu' ce qu'un nouvel +tat d'quilibre ft atteint. + +La Terre a trs bien pu traverser une priode analogue: non pas qu'elle +ait jamais t dnue d'atmosphre, mais il est cependant avr que les +climats ont subi sa surface des variations importantes, peut-tre en +concordance avec l'activit propre du Soleil. + +Pour nos latitudes, il y a eu refroidissement entre la priode houillre +et la priode glaciaire, rchauffement la suite de la dernire priode +glaciaire. A chacune de ces variations de temprature rpondaient, dans +la crote superficielle, des efforts de sens contraire, capables avec le +temps de faire surgir des chanes de montagnes. + + + + +CHAPITRE XI. + +LES CIRQUES LUNAIRES ET LES PRINCIPALES THORIES +SLNOLOGIQUES. + + +_Cirques lunaires et volcans terrestres._--Les traits principaux du +relief de la Lune, bassins dprims et massifs saillants, nous sont +apparus comme l'oeuvre de forces qui ont t actives sur la Terre et qui +ont produit autour de nous des effets sinon semblables, au moins du mme +ordre. + +D'autre part, les mers, comme les plateaux, sont semes d'accidents +caractristiques, tel point que nous sommes embarrasss pour leur +trouver des analogues dans nos expriences terrestres. Ils reproduisent +d'abord, en l'exagrant, un caractre que plusieurs mers lunaires nous +avaient prsent dj, c'est--dire un primtre circulaire rgulier. +Ils offrent de plus une profondeur, une rgularit, une homognit de +structure extrmement frappante. Sans que l'on puisse dire qu'ils +constituent un lment invariable et primordial de l'corce lunaire, ils +sont extrmement rpandus et, jusqu' ces derniers temps, ils ont +accapar d'une faon presque exclusive l'attention des observateurs. +Beaucoup les ont dsigns sous le nom de _cratres_ ou de _volcans_. +Nous emploierons de prfrence l'appellation de _cirque_, moins sujette + voquer des analogies trompeuses et, par suite, induire en erreur. + +Il s'en faut en effet que, entre cirques lunaires et volcans terrestres, +la ressemblance soit telle que nous soyons en droit de conclure, sans +autre examen, l'identit des causes. Les diffrences sont profondes et +mritent une grande attention. + +Si nous prenons, par exemple, un cirque lunaire de premier rang et bien +conserv, tel que Langrenus, Copernic ou Arzachel (_fig. 38_,)il est +certain que la rgularit du bourrelet, sa hauteur uniforme suggrent +des comparaisons avec les cratres de volcans. Mais la ressemblance +n'existe qu'en plan. Le cirque lunaire est bien plus grand que le +cratre terrestre. Il y a, dans les exemples que nous avons cits, 80km +ou plus d'un bord l'autre. Aucun cratre terrestre en activit ne +mesure 2km de large, et, si l'on rencontre des bassins volcaniques plus +vastes (la Caldiera de Palma, les cirques de la Runion, le Kilauea des +les Sandwich), ce sont des emplacements de crotes effondres, et non +des orifices de chemines. + +Le cirque lunaire est galement beaucoup plus profond (de 3000m +6000m). Le volume de la cavit est fort suprieur celui du bourrelet +entier, au lieu que le cratre terrestre n'entame qu'une faible portion +de la montagne qui le porte. Le fond du cirque est ordinairement plat et +s'abaisse bien au-dessous du plateau environnant. Il n'est pas rare de +voir s'lever au centre une montagne ou un groupe de montagnes +absolument isols. Quelquefois il n'y a pas de bourrelet du tout, ou du +moins pas de pente extrieure, comme dans Ptolme. Le rebord, coup de +valles nombreuses, n'a aucun caractre d'unit. D'une faon gnrale, +le volcan terrestre est en relief, le cirque lunaire est en creux (_fig. +43_). + +A cette diffrence radicale dans l'aspect externe se joignent, pour nous +conseiller la rserve, la trs grande difficult de distinguer entre les +matriaux superposs, l'impossibilit de prlever des chantillons et de +pratiquer des coupes. Mieux vaut donc oublier momentanment ce que nous +pouvons savoir des volcans, demander l'observation directe ou +photographique de la Lune, sans ide prconue, tout ce qu'elle peut +donner. Nous comparerons les cirques entre eux, en nous attachant de +prfrence aux plus grands et aux mieux visibles; nous tcherons de nous +insinuer dans leur intimit. Sur un nombre aussi grand d'individus (les +Cartes en ont enregistr 30000 et elles ne sont pas compltes), des +familles naturelles finiront bien par se dessiner. Nous devrons +rechercher les relations de ces divers groupes, tablir leur ordre de +succession. L'application des lois lmentaires que nous ne pouvons +supposer en dfaut liminera plusieurs des hypothses qui auraient pu +tre imagines tout d'abord. Si, aprs ce passage au crible, l'analogie +avec les volcans terrestres demeure indique ou seulement possible, nous +y aurons recours, sans vouloir pousser nos dductions trop loin, car les +gologues eux-mmes ne sont pas tous d'accord sur l'origine de ces +manifestations redoutables. + +Pour excuter ce programme la lettre, nous aurions d'abord excuter +une reconnaissance gnrale de toute la surface visible de la Lune, en +nous attachant la statistique et la description des cirques. Mais +cette analyse nous conduirait excder de beaucoup les bornes imposes + ce petit Livre. Nous allons essayer d'en condenser les rsultats, +renvoyant pour le dtail aux Mmoires qui accompagnent les diffrents +fascicules de l'Atlas publi par l'Observatoire de Paris. + + +_Distribution des cirques._--Aucune aire un peu tendue, sur la Lune, +n'est tout fait exempte de cirques. Ils sont en gnral plus nombreux, +cela est vident premire vue, sur les continents que sur les mers. La +rgion la plus pauvre comprend les massifs montagneux des Alpes, du +Caucase, des Apennins et quelques golfes trs unis qui agrandissent le +primtre des mers. La rgion la plus riche est la calotte australe, o +il y a superposition, mais non enchevtrement d'enceintes successives +apparues sur le mme emplacement. Quand un cirque est incomplet, ce +n'est point par avortement, mais par destruction totale de la partie +manquante. Chaque conflit de deux formations permet donc d'assigner +entre elles un ordre chronologique, et l'on constate que les cirques les +derniers venus sont presque sans exception les plus petits et les plus +profonds. On est donc doublement fond les considrer comme forms aux +dpens d'une crote progressivement paissie (_fig. 47_). + +Sur une Carte d'ensemble, nous pouvons voir que les cirques tombent +moins souvent dans le primtre des mers et plus souvent sur leur limite +que ne le comporterait une distribution fortuite. Ils affectionnent les +grandes cassures qui servent de limites aux fosses mditerranennes. En +pareil cas, leur centre ne se place pas exactement sur la ligne de +rupture, mais un peu l'intrieur du ct concave, et la mme loi rgit +les petits cirques parasites placs sur le rebord des grands. Dans les +rgions des hauts plateaux, o l'corce est parcourue par des sillons +rectilignes, ces sillons commandent souvent l'alignement des cirques en +limitant l'expansion de tous ceux qu'ils rencontrent, et dessinent des +tangentes communes, soit intrieures, soit extrieures, au contour de +plusieurs cirques (_fig. 45_). Il n'est pas rare non plus de voir des +grands cirques former des chanes alignes sur le mridien. Il suffira +de citer les associations Langrenus, Vendelinus, Petavius; Thophile, +Cyrille, Catherine; Ptolme, Alphonse, Arzachel; Thebit, Purbach, +Regiomontanus, Walter. Mme en l'absence de sillons rectilignes, on voit +des sries de petits orifices soit sur les hauts plateaux, soit sur le +fond des mers, former des chapelets, des alignements serrs et +manifestes. + + +_Caractres distinctifs des cirques._--Un certain nombre se classent +part par un relief vigoureux, des artes vives, un air gnral de +jeunesse et d'intgrit. Ces caractres sont surtout communs chez les +petits individus, mais il y en a aussi de fort grands dans le mme cas. +Tel est par exemple Thophile, le bassin le plus profond de la partie +centrale de la Lune. Le bourrelet, d'une rgularit surprenante, semble +construit au tour. D'un bord l'autre, on mesure exactement 100km. La +pente est douce vers le dehors et la dnivellation totale ne s'value +pas facilement; mais l'intrieur on peut mesurer la largeur de +l'ombre, et l'on s'assure qu'il y a 5500m de diffrence d'altitude entre +le rempart et la plaine. Aucune montagne terrestre ne s'abaisse de si +haut dans le mme espace, et l'on peut prsumer qu'un spectateur plac +sur le massif central aurait sous les yeux un tableau des plus +imposants. Ce massif est considrable, domin par plusieurs pics. Ici +encore, l'ombre se prte la mesure et accuse une altitude de 2000m. Il +s'en faut bien, par consquent, que le massif central atteigne au niveau +du rempart (_fig. 31_). + +Aristarque, Eudoxe, Aristote, Langrenus, Tycho sont d'autres +reprsentants du type saillant et vigoureux. Tous possdent des +montagnes centrales plusieurs sommets distincts. Le rempart prsente +quelques points anguleux et s'abaisse par gradins vers l'intrieur. Il +semble souvent que l'on ait essay de plusieurs bauches polygonales +avant de s'arrter une forme circulaire qui se superpose aux premires +sans les effacer en totalit. Un autre trait digne d'tre retenu est la +prsence de digues rectilignes qui limitent en divers sens l'expansion +du cirque et l'encadrent dans un hexagone ou dans un quadrilatre (_fig. +47, 48_). + +D'autres grandes enceintes prsentent, avec une dpression plus faible, +un intrieur encore plus uni. Tel est Platon, o il faut une lunette +puissante et beaucoup d'attention pour apercevoir quelques accidents. Il +est le _Lac noir_ des premiers slnographes, et, en effet, il offre +cette particularit de trancher par sa teinte sombre sur les plaines +voisines, et cela d'autant plus que le Soleil y approche plus du +mridien. Un observateur plac au milieu de Platon pourrait s'y croire +perdu dans une plaine illimite. C'est tout au plus, en effet, si la +courbure du globe lunaire lui laisserait apercevoir les points les plus +levs de l'enceinte (_fig. 40_). + +Au type de Platon se rattachent Archimde, Posidonius, Taruntius, +Guttemberg, Pitatus, Gassendi, tous situs dans le voisinage immdiat de +mers, dont les sparent seulement des digues minces ou dgrades (_fig. +50, 51_). + +Les spcimens que nous venons d'numrer sont des formations de grande +tendue, mesurant 50km 150km de large. Il y en a beaucoup de moindres, +jusqu'aux plus petits diamtres perceptibles, mais il y en a aussi de +plus grands. D'habitude on ne leur donne pas la qualification de +_cirques_; on leur rserve le nom de _mers_ ou de _golfes_. Au fond, +cette dmarcation n'a pas une grande importance, et son caractre est +plutt conventionnel. Ainsi la mer des Crises, encadre comme Ptolme +dans un hexagone, est aussi bien dlimite et n'est pas plus exactement +aplanie que lui. Elle s'tend 2000m ou 3000m en contre-bas des +montagnes qui l'entourent (_fig. 32_). + +La mer du Nectar, bien circulaire encore avec ses 200km de rayon, est +loin d'tre aussi profondment encaisse que Thophile, qui se rencontre +tout auprs. Mais portons notre attention sur la rgion environnante, et +nous verrons que la mer du Nectar est seulement la partie centrale d'un +affaissement bien plus tendu, qui s'est propag par zones +concentriques, et dont la cassure des monts Alta dessine la limite. +Ainsi la tendance de notre satellite dtacher par des crevasses +circulaires des fragments de son corce, qui descendent ensuite +au-dessous du niveau environnant, peut s'exercer sur de trs grandes +tendues la fois, et toute explication mcanique des cirques doit tre +tenue pour insuffisante et suspecte, si elle n'est pas capable de +s'adapter ces cas extrmes (_fig. 33_). + +Ce qui donne aux cirques leur individualit, leur physionomie propre, ce +n'est pas l'espace plus ou moins grand qu'ils occupent, c'est avant tout +le caractre saillant du rempart, son dessin circulaire ou polygonal, la +profondeur du bassin, la prsence d'une montagne centrale. Peut-on ces +caractres faire correspondre un ordre de succession ou une localisation +dtermine? Le problme est compliqu, mais point insoluble. Ainsi, dans +certaines rgions, l'aspect vigoureux et net est de rgle; ailleurs, ce +sont le dlabrement et la vtust qui dominent. Au voisinage du ple +Sud, nous ne voyons gure que des trous profonds et rguliers, dcoups +dans un plateau d'altitude uniforme. Il se rencontre ici des altitudes +de 6000m et 7000m, dpassant mme celle de Thophile. Dans la rgion +arctique, au contraire, ces formes vigoureuses sont exceptionnelles. Ce +sont les fonds des cirques qui paraissent constituer la partie moyenne +de la plante. Au lieu de plateaux interposs, nous n'avons plus que de +minces digues de sparation, plutt rectilignes que circulaires, et dans +un mauvais tat de conservation (_fig. 46_). + +Aprs ces gnralits, il convient de signaler quelques formes que l'on +a plus rarement occasion d'observer, mais que l'on relverait sans doute +en plus grand nombre si l'on avait la facult d'y regarder de plus prs. +Ainsi quelques enceintes se montrent partages en deux moitis par un +sillon rectiligne, soit en relief, soit en creux. Le premier cas est +ralis par Alphonse (_fig. 43_), le second par Petavius. On y souponne +une deuxime fissure, dirige en apparence suivant le diamtre conjugu +de l'ellipse, en ralit oriente perpendiculairement la premire. +Petavius est encore digne de remarque par l'importance du massif +central, la structure du rempart en tages et son inscription dans un +quadrilatre (_fig. 41_). Ces encadrements rectilignes, dont on relve +avec un peu d'attention beaucoup d'exemples, sont le plus souvent +tangents aux limites des cirques. Mais quelquefois aussi ils se tiennent + distance. Tycho, par exemple, occupe le milieu d'un paralllogramme +dont tout l'intrieur a subi un affaissement visible; mais le cirque, +d'aspect vigoureux et moderne comme Thophile, est rest confin dans la +partie centrale, et maintenu entre deux digues parallles et plus +rapproches. L'corce lunaire a possd, au moins dans certaines +parties, une sorte de charpente osseuse comparable la carcasse +mtallique d'une serre. Les cases de ce damier gigantesque ont jou les +unes par rapport aux autres, avec une tendance gnrale +l'affaissement. Le milieu de chaque case a prsent des conditions +particulirement favorables pour la formation d'un cirque, et les crtes +de sparation ont souvent arrt l'expansion du bassin. On s'explique +par l le grand nombre des sillons tracs suivant des tangentes communes + des enceintes voisines (_fig. 47_). + +Ainsi ce ne sont pas des causes extrieures et accidentelles, ce sont +les ingalits de rsistance de l'corce qui ont dtermin l'avance +les emplacements des grands cirques. + + +_Auroles et tranes._--Un autre phnomne bien remarquable, mais +limit un nombre relativement petit de cirques lunaires, est celui des +auroles blanches. Elles apparaissent mieux lorsque le Soleil, un peu +lev, a dissip les ombres et rendu possible une juste apprciation des +teintes. Continue dans le voisinage du cirque, l'aurole ne tarde pas +se diviser en tranes qui s'tendent plusieurs centaines de +kilomtres dans toutes les directions, avec quelques lacunes ou +irrgularits. + +Les tranes sont un accident superficiel. Elles n'altrent pas le +relief des rgions qu'elles traversent; elles franchissent, sans tre le +moins du monde dvies, les montagnes places sur leur trajet, et ne +manifestent aucune tendance s'couler par les valles qu'elles +croisent. Quand elles s'arrtent ou s'interrompent, c'est le plus +souvent la rencontre de bassins dprims, dont la teinte sombre a +rsist avec succs l'extension des auroles. + +Certains foyers ne rayonnent pas dans toutes les directions: ainsi +Proclus laisse ouvert entre deux tranes voisines un secteur sombre de +120 (_fig. 32_). D'autres n'mettent qu'un petit nombre de tranes +isoles: tel Messier, qui envoie vers l'Est un double panache, tellement +semblable une queue de comte qu'un astronome du dernier sicle +voulait absolument y voir une reprsentation intentionnelle offerte +notre curiosit par d'ingnieux habitants de la Lune (_fig. 28, 29_). + +Un de ces systmes de tranes mrite une attention particulire. C'est +Tycho, dj signal tout l'heure, qui en est le centre. Son +rayonnement embrasse bien une moiti de la partie visible de la Lune. Il +est si tendu qu'aucune photographie ne peut bien en montrer tout +l'ensemble. Mais les images partielles mettent en vidence une +particularit remarquable: l'aurole ne s'tend pas aux pentes +extrieures du cirque. Elle y est remplace par une couronne sombre. Ce +cas n'est pas isol; il y en a d'autres exemples, mais celui de Tycho +est le plus apparent (_fig. 42_). + +Il est inadmissible que la cause qui produit les tranes, quelle +qu'elle soit, n'entre pas en jeu au voisinage immdiat du centre +d'action. Si donc l'aurole ne commence pas au bord mme de l'orifice, +ce n'est pas que la matire constitutive des tranes blanches y ait +manqu, c'est qu'elle a t recouverte par un dpt plus rcent, de +couleur sombre, mais moins susceptible de s'tendre de grandes +distances. + + +_Aperu des principales thories slnologiques._--Les dissemblances +trs accentues qui existent entre les cratres des volcans terrestres +et les cirques lunaires ont provoqu des tentatives intressantes, mais + notre avis infructueuses, pour expliquer l'origine des cirques sans +faire appel aux phnomnes volcaniques. + + +_Thorie des tourbillons._--Ainsi, dans une Communication prsente +l'Acadmie des Sciences en 1846, un officier franais, le capitaine +Rozet, signale d'autres exemples de forme circulaire prsents par la +nature. Ce sont les tourbillons fluviaux et marins, les cyclones +atmosphriques. Dans ce dernier cas aucune limite de grandeur n'est plus +impose. De plus, les tourbillons peuvent natre partout o se trouvent +en prsence des courants de vitesse diffrente. Ils ont la proprit de +rejeter leur circonfrence les matriaux qu'ils transportent. Voici +donc trouvs les artisans des mers et des grandes enceintes. Chacune +d'elles marque l'emplacement d'un tourbillon provoqu par les mares et +les variations de temprature sur la Lune encore liquide. A mesure que +la solidification progressait, les tourbillons accumulaient sur leurs +bords les scories dont ils taient chargs. Ainsi se sont, avec le +temps, difis les remparts. + + +_Thorie des mares._--Faye est pour le volcanisme un adversaire non +moins dtermin et redoutable. Point de volcans, nous dit-il, sans +d'abondantes missions de vapeur d'eau et de gaz; or la Lune n'a ni eau +ni gaz, donc les cirques lunaires ne sont point des volcans. A leur +place Faye met en jeu la force des mares provoques par l'attraction de +la Terre sur le noyau encore fluide de la Lune. Ce flot priodique a +dpens aujourd'hui toute son nergie tablir l'galit entre les +dures de rotation et de rvolution de notre satellite, mais auparavant +il a pu se montrer capable d'actions mcaniques importantes. Le fluide +intrieur, rduit se faire jour par d'troits orifices, les a +lentement uss et arrondis, de manire donner chacun d'eux les +dimensions actuelles des cirques. Ce mme fluide a exhauss les bords de +l'entonnoir en venant priodiquement s'y figer. Un retrait gnral a +prcd la solidification. Du fond plat ainsi constitu, une dernire +ruption a fait jaillir la montagne centrale. On peut citer comme +confirmant en partie les ides de Faye les expriences plus rcentes de +MM. H. Ebert et W.-H. Pickering. L'un et l'autre sont arrivs produire +artificiellement des enceintes circulaires bourrelet saillant par des +alternatives d'aspiration et de refoulement sur une masse fluide +encrote. + + +_Thorie de l'bullition._--D'autres exprimentateurs, notamment M. +Stanislas Meunier, se sont livrs, dans un but scientifique, +l'opration culinaire connue sous le nom de _friture_. On prend une +matire pteuse, pltre, mortier ou ciment; on y incorpore de l'eau, un +peu de matire grasse ou de glu pour faciliter la prise, et l'on chauffe +le mlange. Un moment vient o des bulles volumineuses crvent la +surface. Si les proportions ont t bien choisies un certain nombre de +bulles laissent leur empreinte dans la crote fige, et ces empreintes +sont des images passablement fidles des cirques lunaires. Ou ces +expriences sont sans application notre sujet, ou leurs auteurs nous +demandent d'admettre qu'un grand cirque peut ainsi se former d'un seul +coup, c'est--dire qu'une bulle dgage dans une masse pteuse peut +mesurer aussi bien 100km que 1cm. La transition est encore plus +malaise, on en conviendra, que des cratres terrestres aux cirques +lunaires. + + +_Thorie glaciaire._--S'il faut renoncer faire creuser les cirques par +les forces intrieures, on invoquera dans le mme but les agents +externes, par exemple la diffrence de temprature entre le globe +lunaire et l'espace cleste. C'est ainsi que, pour M. Ericsson +(_Nature_, vol. XXXIV, anne 1886, p. 248), la Lune est dans son +ensemble couverte de glace; mais, sur certains points privilgis, la +chaleur du sol fond cette glace et vaporise l'eau de fusion. Une partie +retombe en neige sur les bords de l'entonnoir, o elle se condense et +s'accumule. La partie qui retombe l'intrieur y est liqufie et +vaporise de nouveau, et le cycle se continue jusqu' la conglation +finale de l'ensemble. + + +_Thorie mtorique._--On sent bien la difficult d'expliquer ainsi la +montagne centrale, l'altitude irrgulire du bourrelet, la dpression du +fond du cirque par rapport aux plateaux voisins. Aussi s'est-on demand +si les orifices innombrables dont la surface lunaire est seme ne +seraient pas des empreintes de projectiles venus des profondeurs de +l'espace. Il semble que cette ide ait t mise pour la premire fois +par Gruithuisen en 1846. Il est vident qu'elle ne s'appuie aucun +degr sur les faits d'observation concernant les bolides et les toiles +filantes. Les projectiles qui nous arrivent des profondeurs de l'espace +sont insignifiants par rapport au volume de la Terre et ne contribuent +dans aucune mesure apprciable au model de sa surface. Il n'est pas +moins hasardeux de faire bombarder la Lune par des projectiles venus de +la Terre, car les plus violentes explosions volcaniques sont bien loin +de communiquer aux matriaux mis la vitesse ncessaire, et rien ne +donne lieu de penser qu'elles aient eu plus d'nergie dans le pass. Il +semble mme certain que les ruptions sont d'autant plus calmes que l'on +se rapproche davantage d'un tat gnral de fluidit. + +Ce qui rend sduisante l'hypothse mtorique (ou balistique), c'est la +possibilit de rattacher une origine analogue les accidents de toute +dimension, cratres, cirques et mers, que relient ensemble une certaine +ressemblance et une apparente continuit. C'est aussi la facult que +l'on a d'obtenir des formes analogues par des essais de laboratoire et +la tendance bien naturelle des exprimentateurs considrer ces +analogies comme dcisives, malgr l'norme diffrence des chelles. Le +difficile, videmment, n'est pas d'obtenir un trou, c'est de faire +natre un relief saillant de quelque importance si la surface choque +est rsistante, de quelque dure si on la prend fluide ou semi-fluide. +Il ne peut tre question non plus d'imprimer aux projectiles des +vitesses comparables celles des corps clestes. Les expriences les +plus varies et les plus heureuses dans cette direction sont dues la +persvrance de M. Alsdorf. Elles ont t publies en 1898[14]. M. +Alsdorf renonce l'emploi des substances pteuses essayes par ses +prdcesseurs. Ces substances ne donnent jamais qu'un type de bourrelet +et de montagne centrale, et ne s'adaptent pas la varit des accidents +lunaires. Il est prfrable d'tendre sur une planche une couche de +poudre homogne: c'est le lycopode qui russit le mieux. On y projette +sous divers angles des balles lastiques de caoutchouc ou de laine. En +se relevant, le projectile exerce sur la poudre une sorte d'aspiration. +Un bourrelet se forme dans la priode de compression, une minence +centrale dans la priode de dilatation. Que l'on emploie un projectile +de forme irrgulire, et l'enceinte va devenir anguleuse. Que l'on +superpose deux couches de teinte diffrente, et les particules ramenes + la surface ou projetes au dehors imiteront les tranes divergentes. +On dispose pour varier les effets de trois lments principaux, vitesse +du projectile, angle d'incidence, rapport de l'paisseur de la couche +poudreuse au diamtre de la balle. + +[Note 14: H. ALSDORF, _Experimentelle Darstellungen von Gebilden der +Mondoberflche, mit besonderer Bercksichtigung des Details._ _Gaea_, +1898, Erstes Heft, s. 35.] + +[Illustration: Fig. 26. Reproduction artificielle des cirques lunaires, +par M. HERMANN ALSDORF. Extrait du journal _Gaea_, anne 1898, publi +par EDUARD HEINRICH MAYER, Leipzig, Rossplatz, 16.] + +Les photographies donnes par M. Alsdorf ne feront pas illusion un +observateur familier avec les cirques lunaires, mais il n'est pas +contestable, cependant, que la ressemblance ne soit relle. Avant de +conclure de cette ressemblance l'identit des causes, il est clair que +plusieurs questions pralables sont rsoudre. La probabilit _a +priori_ pour que le mcanisme invoqu ait agi est un lment +indispensable de dcision. Un projectile vigoureusement lanc peut +communiquer autour de lui un branlement plus ou moins tendu, mais, +s'il laisse une empreinte durable et nettement termine, cette empreinte +excdera peu les dimensions du projectile. Faut-il admettre que la Lune +ait reu, dans toutes ses parties, une averse de bolides de 100km de +diamtre, bombardement que l'on n'a jamais constat et dont les +observations gologiques n'indiquent aucune trace? M. Alsdorf ne recule +pas devant cette consquence. Faudra-t-il croire aussi que, deux corps +clestes venant se rencontrer, le plus petit rebondira comme une balle +lastique, sans qu'il y ait crasement ou pntration? Ici +l'invraisemblance est trop forte. Aussi M. Alsdorf renonce finalement +interprter son exprience au profit de la formation des montagnes +centrales. Il admet que la pntration du projectile est suivie d'un +violent dgagement de chaleur, sous l'influence duquel le massif +intrieur surgit au fond de l'empreinte. + + + + +CHAPITRE XII. + +L'INTERVENTION DU VOLCANISME DANS LA FORMATION +DE L'CORCE LUNAIRE. + + +_Impossibilit d'exclure compltement les forces internes._--Les +tentatives d'explication du relief lunaire dont nous avons indiqu le +principe mettent toutes, au dbut, la prtention d'exclure les +phnomnes ruptifs. Mais, ds qu'on leur demande de dvelopper leurs +consquences ou de rendre compte de certains traits spciaux, on +s'aperoit bientt que le volcanisme y est moins maltrait qu'il n'en a +l'air. On le proscrit au dbut, mais en dfinitive on revient lui. +Qu'est-ce, en effet, qu'une ruption, sinon la cration d'un relief sous +l'influence d'un excs de pression interne? Or c'est bien des actions +de ce genre que M. Stanislas Meunier demande l'rection instantane d'un +cirque lunaire. Ce sont elles que Faye et M. Alsdorf chargent de +construire d'un seul coup les montagnes centrales, c'est--dire des +massifs de 1500m 2000m de haut. C'est exiger des forces ruptives plus +qu'elles ne sont capables de donner d'aprs notre exprience terrestre, +car les grands difices volcaniques sont tous le rsultat +d'accumulations sculaires. Pas une seule exprience terrestre ne nous +amne considrer comme possible l'apparition d'une vritable montagne +comme contre-coup d'un choc ou d'une explosion. + +La thorie des tourbillons et la thorie glaciaire sont en ralit les +seules ne rien emprunter aux volcans. Mais toutes deux prsentent des +lacunes capitales en ce qui concerne les montagnes centrales, les +tranes divergentes et les grandes fissures. Et mme si l'on s'attache +aux cirques, que l'on se propose plus spcialement d'expliquer, une +analyse plus complte montrera que l'intervention des tourbillons ou des +concrtions de glace est, en dfinitive, inoprante. Attribuer aux +cyclones les dimensions des mers lunaires, c'est vouloir qu'ils voluent +au sein d'un fluide presque parfait et dnu de rsistance. Ds lors il +devient impossible d'admettre que tous ou mme la majorit d'entre eux +aient occup des emplacements stables. On ne peut plus leur demander +d'difier des remparts de cirques, de faire surgir en dpit de la +pesanteur des constructions rgulires et permanentes de plusieurs +milliers de mtres de hauteur. Cette persistance dans l'action ne cadre +pas avec un temprament voyageur. Autant que nous pouvons le savoir, les +cyclones dtruisent et ne btissent pas. + +Le concours de longues priodes de temps n'est pas moins ncessaire si +l'on veut faire constituer de hautes montagnes par des condensations +neigeuses successives. Ds lors la rpartition de ces dpts n'aurait pu +se faire d'une manire aussi irrgulire en dpouillant certains +emplacements, toujours les mmes, au profit d'une bande troite qui les +entoure. Les chutes de neige attnuent toujours le relief existant, par +cette simple raison que la neige obit l'action de la pesanteur plus +aisment que tout autre lment solide de l'corce. Les remparts des +cirques, s'ils avaient t forms par cette voie, se maintiendraient +des altitudes trs uniformes, au lieu d'tre, comme il arrive souvent, +coups de valles et de brches profondes. L'influence de la latitude +aurait d se faire sentir dans la distribution des neiges, et des +calottes plus paisses se seraient formes sur les ples, o le relief +est, au contraire, trs accident. Enfin l'existence prsente d'une +aussi grande quantit de glace sur la Lune supposerait, dans le pass, +une priode o d'abondantes condensations liquides se seraient +produites. Elles auraient entran comme consquences fatales des +phnomnes d'rosion et de sdiment dont les traces seraient demeures +visibles et, en tout cas, l'obstruction des fissures. + +La structure du rempart des cirques donne un dmenti galement net la +thorie des mares. La fusion des bords d'un orifice, l'panchement d'un +liquide au dehors, sa solidification par nappes ncessairement trs +minces, ne peuvent donner lieu qu' un relief extrmement doux, peine +apprciable. L'effort d'un liquide comprim peut provoquer la rupture ou +la dchirure de la paroi qui l'enferme, nullement la formation +d'orifices espacs et rguliers, moins encore celle d'un pic de grande +altitude. Si MM. Ebert et Pickering ont russi produire ainsi des +bourrelets saillants, il est hors de doute que leur succs est li la +petite chelle des expriences. Un liquide sortant en grandes masses ne +peut que s'pancher en larges nappes et non s'accumuler sur certains +points privilgis. Les mares peuvent avoir leur rle dans la +distribution gnrale des mers et des cirques, mais des forces plus +nergiques et plus localises s'accusent, dans chaque formation +particulire, comme prpondrantes. + +C'est encore la dimension trs rduite des objets qu'est li le succs +partiel de la thorie de l'bullition. Dans une masse fluide, les gaz +qui viennent se dgager la surface ne laissent pas d'empreinte. Des +vestiges pourront subsister si la matire est pteuse et choisie de +telle faon que le point d'bullition et le point de solidification +soient presque confondus. Mais aucun choix de substances, aucune +application calcule de la chaleur ne peut amener la formation de bulles +dpassant quelques centimtres. Veut-on que les gaz s'chappent d'une +manire intermittente et en masses plus grandes, il faut laisser se +former une crote solide. Celle-ci cdera sous une pression suffisamment +forte, par fissurement ou explosion, mais les ouvertures formes ne +prsenteront plus de ressemblance, mme loigne, avec les cirques +lunaires. + +L'explication mtorique ou balistique se dfend mieux. Elle peut en +effet invoquer la fois des faits d'observation et des expriences. La +Terre recueille sur son passage des corps nombreux, arolithes ou +bolides; il est trs probable que la Lune en reoit aussi; il est +possible qu'elle en ait reu dans le pass beaucoup plus. D'autre part, +les essais de M. Alsdorf montrent qu'avec un choix judicieux et +intentionnel de matires meubles et de projectiles lastiques, la +plupart des accidents lunaires peuvent tre imits. + +Il semble, d'abord, qu'il y ait disproportion inadmissible entre l'effet +constat et la cause prsume. Les bolides tombs sur la Terre +n'approchent point de la dimension des cirques. Ils atteignent la +surface avec de trs grandes vitesses relatives et sous tous les angles, +au lieu que les orifices rguliers de la Lune ne peuvent tre imputs +qu' des chutes normales. On ne voit pas enfin pourquoi la Lune aurait +eu le monopole de ces normes empreintes, l'exclusion de notre globe. + +On peut attnuer beaucoup la force apparente de ces objections, ainsi +que l'a montr M. Gilbert dans une intressante tude[15]. Les +projectiles dont la Lune garde la trace ne seraient point de la mme +origine que les arolithes; ils n'auraient pas davantage t lancs par +la Terre encore incandescente. Ce seraient des satellites de la Terre au +mme titre que la Lune, circulant avec elle dans une mme orbite et que +l'attraction prpondrante de l'un d'eux aurait, dans le cours des ges, +agglomrs en un seul corps. Ds lors, ils peuvent s'tre rejoints avec +de mdiocres vitesses relatives, et pour les dernires chutes, les +seules dont nous observions les traces, l'attraction centrale devait +avoir pour consquence une incidence peu prs normale. + +[Note 15: _The Moon's Face, a story of the origin of its features_, by +C.-K. GILBERT (_Bull. phil. Soc. of Washington_, vol. XII, p. 241).] + +Cette transformation progressive d'un anneau quatorial en un satellite +unique est expressment propose par Laplace, titre d'hypothse, la +fin de sa _Mcanique cleste_. Depuis, l'exprience clbre de Plateau a +montr le passage d'un anneau continu un certain nombre de satellites +globulaires, jamais, croyons-nous, la runion de tous ces globules en un +corps unique. Il est remarquable que tous les efforts des gomtres pour +analyser les divers degrs de cette mtamorphose ont chou, et que +divers thoriciens, notamment MM. Kirkwood et Stockwell, ont t amens + la considrer comme trs invraisemblable. Il n'a pas t prouv, +cependant, qu'elle ft impossible et le fait que, pour une distance +moyenne donne du centre attractif, il n'existe en gnral qu'un seul +satellite ou qu'une seule plante, constitue en faveur de l'hypothse de +Laplace une prsomption favorable dont l'explication mtorique doit +bnficier. + +Mais la difficult la plus grave est ailleurs. On est oblig pour le +succs des expriences de se placer dans des conditions physiques qui ne +peuvent pas tre ralises, mme approximativement, sur la Lune. + +Ainsi, que la surface choque soit liquide ou instantanment liqufie +par le choc ou simplement pteuse, on n'obtiendra comme rsultat final +qu'un relief nul ou insignifiant. Si le projectile pntre dans une +crote rsistante, on obtient un trou, mais pas de bourrelet saillant, +point de fond plat ni de montagne centrale. Pour allier ces deux +derniers caractres, il faut recourir l'artifice de M. Alsdorf, +c'est--dire tendre une couche de poudre sur une planche la fois +lastique et rsistante. En supposant, contre toute vraisemblance, que +la nature ralise cette combinaison, on verra sans peine que le succs +n'est possible qu' petite chelle. Si l'on attribue au projectile les +dimensions des cirques lunaires et la vitesse due la seule attraction +de la Lune, il ne peut plus tre question pour lui de rebondissement; il +y aura fatalement crasement ou pntration. Il ne reste pour riger le +bourrelet et la montagne centrale que le rejaillissement de gaz +conscutif au choc. Mais cette cause, essentiellement superficielle et +de trs courte dure, est incapable du travail qu'on lui demande. Le gaz +dispose pour s'chapper du trs large orifice cr par le projectile. Sa +dtente est instantane et il ne peut entraner de grandes masses +solides comme s'il tait comprim par un orifice troit. + +Mais, du moment que l'on est oblig de revenir aux forces intrieures +pour expliquer la structure des cirques, on se demande quel avantage on +trouve faire exciter ces forces par un agent extrieur. A s'en tenir +aux leons que la Terre nous donne, il est indniable que l'nergie +expansive de l'intrieur du globe est la seule force qui russisse +combattre efficacement le poids de l'corce et crer des reliefs +durables. Avant de recourir des influences problmatiques, des +catastrophes inoues, n'est-il pas sage de se demander si cette cause, +d'une ralit et d'une puissance incontestables, n'a pas t mme de +produire sur notre satellite d'autres effets encore? + +D'aprs cela, des gologues comme Poulett Scrope, des astronomes la +suite de Nasmyth et Carpenter, ont admis que chaque cirque pouvait tre +un cratre de volcan form par explosion. L'origine de ces explosions, +se produisant la fois sur plusieurs milliers de kilomtres carrs, ne +serait pas l'accumulation souterraine des gaz et des vapeurs, puisque la +Lune est prive d'atmosphre. Ce serait l'expansion subite que la lave, +de mme que l'eau, prouve en se solidifiant. Dans ce systme chaque +cirque devient un cratre de volcan, le rempart est form par +l'accumulation des scories et des cendres retombes en pluie, l'aurole +est un ensemble de fissures qui rayonnent du centre branl, la montagne +centrale est un cne secondaire, surgi lors d'un rveil tardif de +l'nergie ruptive. + +Sous cette forme, la thorie volcanique n'a plus aujourd'hui de +partisans. Il est douteux que les laves se dilatent en se solidifiant; +aucun effet mcanique rellement observ ne se rattache cette +expansion. Tout au plus pourrait-elle fissurer l'corce, mais non en +faire sauter une portion tendue, paisse de plusieurs milliers de +mtres. Ce n'est pas seulement un dplacement qu'il s'agit de produire, +mais une destruction, car le bourrelet est loin, en gnral, de +reprsenter le volume de la cavit, et cette disproportion est d'autant +plus forte que l'on considre des cirques plus grands. La structure du +rempart n'accuse point, quand elle est visible, un refoulement +l'extrieur, mais au contraire un affaissement progressif vers le +centre. Les petits orifices, dont les dtails chappent, sont les seuls +pour lesquels l'origine explosive semble pouvoir tre admise. + +On s'est flatt de trouver un meilleur point de comparaison en +s'adressant une classe particulire de volcans. Ce sont les bassins +effondrs, qui n'ont jamais servi, dans leur ensemble, de bouches +d'ruption, mais dont le fond est parfois rempli de lave et se hrisse +de petits volcans secondaires. Ainsi, l'le de la Runion prsente dans +sa partie suprieure trois bassins contigus rsultant, d'aprs M. +Vlain, de l'affaissement d'une mme vote. Le piton Bory, galement +situ dans l'le de la Runion, n'est pas non plus sans ressemblance +avec quelques enceintes lunaires. Il est noter, toutefois, que le cne +central dpasse les bords de la cassure, ce qui n'arrive point sur la +Lune. + +Il existe enfin, dans les les Sandwich, sur le flanc d'un norme +volcan, un bassin d'effondrement, le Kilauea, long de 5km et qui, +certaines poques, se remplit de lave incandescente. Cette lave y +sjourne parfois assez longtemps pour se solidifier en partie et laisse +ensuite, en se retirant, des gradins adhrents aux parois. D'aprs le +gologue Dana, qui en a fait une tude approfondie, c'est ce type de +volcan terrestre qui seul doit tre rapproch des cirques. + +Cette concession n'a pas dsarm les adversaires du volcanisme. Les +bassins effondrs sont, leur gr, encore trop petits; ils sont, +d'ailleurs, irrguliers dans leurs contours, ils manquent de remparts +saillants et, sauf l'exception peut-tre unique du piton Bory, de +montagnes centrales. Enfin rien, dans leurs abords, ne ressemble au +phnomne des tranes divergentes. + +Plus rcemment, le professeur Suess est venu apporter aux ides de Dana +le complment d'observations faites sur les creusets des mtallurgistes. +Chaque cirque est pour lui un emplacement ramen l'tat liquide par un +flux de chaleur interne. Les montagnes situes en bordure sont des +scories charries par les courants et accumules sur le rivage. Les +variations de niveau se sont accomplies moins sous l'influence des +mares que par le dgagement des gaz dissous et emprisonns. Les petits +orifices forms en dernier lieu sont des bouches d'explosion, et l'on ne +voit pas quel agent, autre que la vapeur d'eau, a pu les produire. Comme +dans la thorie de Nasmyth, les auroles sont des fissures rayonnantes, +et le changement de couleur du sol sur leur trajet est la consquence +d'manations locales, semblables aux fumerolles des volcans italiens. + +A notre avis, le systme du professeur Suess restitue une place +lgitime, mais encore insuffisante, l'expansion des vapeurs et des gaz +comprims. Qu'elle soit intervenue sous une forme ou sous une autre, il +n'y a pas de motif raisonnable d'en douter. L'absence actuelle +d'atmosphre peut tre le rsultat d'une volution rcente, ainsi que +nous l'avons vu au Chapitre IX. La Lune, moiti moins dense que la +Terre, est forme de matriaux lgers. Les gaz et les vapeurs ont d s'y +trouver en grande proportion. Ils ont t, plus aisment que sur la +Terre, enferms dans l'corce par cette simple raison qu'un globe plus +petit subit un refroidissement plus rapide. + +Voici donc cette force, qui tend soulever les couches superficielles, +en conflit avec la pesanteur qui travaille les maintenir. Des deux +adversaires en prsence, lequel va l'emporter? Sur la Terre, l'issue du +combat n'est pas douteuse. Les matires ruptives, impuissantes +soulever les couches solides, s'insinuent pniblement dans les fissures. +Ce n'est gure qu'au moment d'arriver au jour qu'elles font sauter, +qu'elles pulvrisent parfois le dernier obstacle oppos. Sur notre +satellite, les conditions de la lutte sont bien diffrentes. La force +expansive des vapeurs reste tout entire, il est mme probable qu'elle +est augmente. La pesanteur, au contraire, est rduite la sixime +partie de sa valeur. Il y a donc des chances srieuses pour que, pendant +une certaine priode au moins, la force ruptive l'emporte, et pour que +l'corce lunaire se soulve par intumescences. + +Quelles formes prendront ces ampoules? Ce seront des portions de sphre, +par la raison bien simple que la sphre est, entre toutes les figures, +celle qui comprend sous une surface donne la plus grande capacit. +Ainsi, en demeurant sphrique, la crote ralise, au prix de la moindre +extension possible, l'augmentation de volume qui lui est demande. Ces +calottes sphriques, de plus petit rayon que la surface lunaire, la +couperont suivant des cercles, et nous obtenons ainsi une raison +plausible de la rgularit du contour des cirques. + +Quelle tendue chacune de ces intumescences va-t-elle recouvrir? Celle +o se manifeste la fois un fort accroissement de pression interne. +Nous avons, cet gard, une indication utile dans l'allure habituelle +des volcans terrestres. Il est commun, en effet, de voir entrer +simultanment en ruption les divers cratres d'une mme rgion, des +distances de 200km, 300km, 500km et davantage. Rcemment encore, la +catastrophe de la Martinique tait le signal d'un rveil d'activit sur +les rivages de la mer des Antilles, dans l'Amrique centrale et jusque +dans la Rpublique de l'quateur. Ce sont l des primtres o les +cirques lunaires peuvent tenir l'aise. + +Mais l'difice ainsi construit n'est pas stable. Un jour ou l'autre des +fissures s'y dessinent. Des cnes volcaniques s'lvent au point le plus +faible, c'est--dire vers le sommet de l'intumescence. Le moment vient +o la pression intrieure diminue, et la pesanteur, qui ne perd jamais +ses droits, abaisse le centre du dme. Cet affaissement, propag par +zones concentriques, finit par ne laisser debout que l'assise infrieure +de la vote, celle qui forme aujourd'hui le rempart. Les gradins +intrieurs reprsentent les bordures affaisses en dernier lieu, et que +leur situation en porte--faux vouait la destruction. L'examen de ces +terrasses montre leurs boulements successifs vers le centre, jamais les +refoulements centrifuges qu'auraient oprs des projectiles ou les +concrtions qui seraient l'oevre des mares. + +Le mouvement de descente du centre sera le plus souvent assez lent pour +respecter le relief antrieur et pour laisser au massif volcanique une +certaine prminence sur ce qui l'entoure. Qu'un panchement se produise +et les cnes d'ruption en mergeront comme des les, sans relation +visible avec le rempart. + +L'nergie intrieure est sujette rcidive. Elle pourra se manifester +encore par la formation de nouveaux cirques sur l'emplacement consolid +du premier, plus tard par des explosions semblables celles des volcans +terrestres. Ces explosions auront pour sige soit la montagne centrale, +soit des orifices sems sur les crevasses de rupture, et bien souvent +trop petits pour tre observs. + +Les auroles et les tranes divergentes sont des cendres mises par ces +cataclysmes et dissmines par des courants atmosphriques variables. Ce +ne sont point des crevasses ni des claboussures, dont la propagation ne +saurait tre aussi rectiligne ni aussi indpendante du relief. L'tendue +qu'embrasse un mme toilement n'est pas telle qu'on ne puisse en +retrouver des exemples dans l'histoire des volcans terrestres. Ainsi, il +est avr que l'ruption du Timboro en 1815, celle du Coseguina en 1835 +ont couvert de dbris des espaces plus vastes que la France ou +l'Allemagne. Des ruptions islandaises ont t suivies de pluies de +cendres jusqu' Stockholm, 1700km de distance. Ces dpts ont +seulement trouv sur la Lune des conditions plus favorables leur +conservation. + +Voici, ce sujet, un rapprochement qui ne doit pas tre pass sous +silence. Nous avons vu que certains systmes de tranes, par exemple +celui de Tycho, ne montrent pas leur teinte blanche caractristique dans +le voisinage immdiat du cirque central. Ils y sont remplacs par une +couronne sombre. Or la mme circonstance se prsente pour le manteau de +cendres dpos autour de certains cratres terrestres. Ce manteau +disparat dans le voisinage immdiat du volcan sous une couche plus +sombre de matriaux moins diviss, pierre ponce ou blocs de lave. Le +fait se vrifie par exemple sur les volcans du Guatemala, dont une Carte +est donne dans le bel Ouvrage du professeur Suess: _La face de la +Terre_. + +En rsum, les cirques ne sont pas pour nous des cratres de volcans, +mais des rgions volcaniques souleves, puis affaisses. Si l'on se +place ce point de vue, on sera dispens, pour expliquer les formations +lunaires, d'imaginer des bolides gigantesques, de faire construire des +montagnes par des bulles de gaz, des cyclones et des mares. Il suffira +d'admettre que, dans l'invitable conflit entre la pesanteur, d'une +part, et l'expansion des vapeurs, de l'autre, la seconde force a pris +momentanment le dessus. Et cette hypothse n'est pas invente pour le +besoin de la cause, elle est suggre par les donnes les plus certaines +de la Mcanique cleste et de la Physique. + +Mais, dira-t-on, ces intumescences, donnes comme le chapitre +prliminaire de la formation d'un cirque, pourquoi ne nous les +montre-t-on pas? Sans doute parce que les dmes ainsi crs manquaient +de stabilit; parce que les conditions qui leur ont permis de se former +ne se rencontrent plus. La crote paissie, le dgagement des gaz plus +avanc, ne laissent plus les soulvements se produire, pas plus dans le +monde lunaire que dans le ntre. + +Il serait inexact, cependant, de dire que l'on n'aperoit sur notre +satellite aucune forme convexe rgulire. Il y en a deux, entre autres, +dans le voisinage d'Arago, qui sont d'une observation facile (_fig. +35_). Ces deux ampoules mesurent peu prs 40km de largeur. Que leur +centre vienne s'effondrer, et deux nouveaux cirques, de dimension +moyenne, se seront forms sous nos yeux. En attendant, il semble que +l'on doive regarder ces rares tmoins d'un ge disparu avec un peu de +cette vnration que les archologues ressentent en face des mdailles +antiques. + + + + +CHAPITRE XIII. + +LES FORMES POLYGONALES SUR LA LUNE. + + +L'astronome auquel des instruments puissants permettent de dtailler +quelque peu l'aspect de notre satellite est d'abord frapp du caractre +trange de ces paysages, trs diffrents de la presque totalit des +sites terrestres. Revenant quelques jours d'intervalle sur les mmes +rgions, il constate qu'elles changent profondment d'aspect suivant que +les rayons solaires les frappent sous tel ou tel angle. S'il prolonge +l'exprience pendant plusieurs mois, il se convaincra que ces +changements ne sont qu'apparents et d'un caractre priodique. La +surface de la Lune est solide et stable; elle prsente un degr de +fixit au moins gal celui des rgions les plus dsertes et les plus +arides de notre globe. + +Cette circonstance favorise videmment l'laboration des Cartes; +toutefois l'exactitude de celles-ci est limite par deux obstacles qui +n'ont pu tre, jusqu' ce jour, que trs imparfaitement surmonts. + +Le premier, dj sensible pour l'astronome qui cherche embrasser +l'hmisphre visible dans un rseau godsique, est la raret des points +de repre gomtriquement dfinis. Ce sera en effet une heureuse +exception si l'on trouve des sommets de triangles dfinis par une +intersection de lignes. Presque toujours il faudra prendre comme points +d'appui du rseau soit des centres de taches d'aspect et de limites +variables, soit des points culminants accuss comme tels par le jeu des +ombres. On se doute aisment que ces objets, vus une norme distance, +comportent un degr de dfinition bien infrieur celui des accidents +naturels du sol terrestre, accidents dont les godsiens ne se +contentent plus, et auxquels la pratique moderne substitue d'une manire +invariable des pyramides ou des cylindres artificiels. Les sommets en +forme de vague ou de pyramides, constitues par la jonction d'artes +tranchantes, sont encore relativement frquents dans les montagnes +terrestres compltement faonnes par l'rosion. Ils manquent tout +fait sur la Lune, o l'on n'observe que des masses arrondies et +bosseles. Les lignes d'ombre et de contour apparent ne cessent de s'y +dplacer. Aussi le dsaccord des positions micromtriques d'un sommet +surpasse-t-il de beaucoup celui que l'on aurait redouter, avec la mme +lunette, sur des positions d'toiles. + +Une autre difficult, qui vient aggraver la prcdente, tient ce que +la Lune nous prsente toujours la mme face. La libration permet au +regard d'atteindre, la rigueur, les 5/8 de la surface, mais en ralit +toute la zone voisine du bord n'est jamais vue que sous un angle fuyant +et dfavorable. L'clairement et la perspective y varient trop peu pour +que l'on puisse rectifier les apparences et arriver une notion +correcte des formes. C'est l surtout que feront dfaut les points +susceptibles d'tre srement identifis d'une image l'autre. + +C'est donc aux parties centrales du disque qu'il conviendra de +s'attacher pour trouver des objets bien caractriss, susceptibles +d'tre groups en familles naturelles, pour dmler dans la profusion +des dtails les faits proprement scientifiques, ceux qui permettent de +coordonner et de prvoir. La mthode suivre, dans ce choix, est la +mme qui a valu la Gologie, la Gographie physique, leurs plus +solides acquisitions. Et ce travail est, dans un certain sens, plus +facile pour la Lune que pour la Terre. En effet, la grande distance de +notre satellite nous dbarrasse d'une foule de traits insignifiants et +secondaires o notre attention n'aurait pu que s'garer. Mais elle +laisse d'autant mieux en vidence un certain nombre d'objets marquants, +d'individualits frappantes qui se reconnaissent sans peine sous des +clairements varis et que l'on retrouve, peine modifis, un grand +nombre d'exemplaires. Ces objets ne sont pas simplement juxtaposs: ils +entrent en lutte, ils empitent les uns sur les autres, et beaucoup +n'ont subsist qu' l'tat de ruines. On entrevoit donc la possibilit +de les faire entrer dans un classement chronologique, de dire quels +caractres actuels sont associs une antiquit plus grande, d'assigner +dans la formation des individus la part des diverses influences +physiques ou cosmiques, de trouver la raison de leurs diffrences. + +Un premier essai de cette mthode a conduit les slnographes +distinguer deux grandes classes d'objets lunaires, trs ingales par le +nombre, peu prs quivalentes par l'tendue totale occupe. Ce sont +les mers, caractrises par une surface unie et sombre, et les cratres, +dont le trait commun est une bordure circulaire. Les cratres, +infiniment plus nombreux, ont t diviss eux-mmes en sous-groupes, +entre lesquels on n'a jamais pu tracer de frontires bien nettes. Plus +tard, au contraire, on s'est avis que la premire distinction tait +factice, que les grands cirques pouvaient aussi bien tre considrs +comme de petites mers, les petites mers comme de trs grands cirques, et +que, si plusieurs mers semblent aujourd'hui dnues de limites prcises, +leur tat actuel rsulte, selon toute apparence, de la jonction de +bassins contigus et de l'effacement des cloisons interposes. + +La slnographie a paru ainsi se condenser dans cette formule simple: +tout ce qui, sur la Lune, possde une figure bien arrte, est +circulaire. Il ne s'y trouve, en dehors des mers et des cratres runis, +si l'on veut, sous le nom de _cirques_, que des perversions ou +drivations de cette forme. + +Un tel nonc ne peut manquer, par sa nettet mme, d'tre suspect aux +gographes, habitus rencontrer sur le globe terrestre des formes +varies, irrgulires, rebelles dans l'immense majorit des cas toute +dfinition gomtrique. On ne voit pas pourquoi l'unit de force et de +figure aurait rgn sur une plante, la diversit sur l'autre. Et +pourtant ce rsum, on doit le reconnatre, est justifi par la presque +totalit des dessins dont notre satellite a fourni le sujet. A peu prs +sans exception, les auteurs ont born leur ambition figurer un ou +plusieurs cirques et ont trait d'une faon trs sommaire tout ce qui ne +s'y rattachait pas directement. + +La question s'est pose sous une autre forme pour les auteurs de Cartes +d'ensemble, Lohrmann, Mdler et Schmidt. Il a bien fallu ici envisager +le problme sous un aspect plus large. Il existe en effet, sur la Lune, +des rgions trs montagneuses, assez tendues, o il est impossible de +considrer les cirques comme l'lment constitutif du sol. Ils n'y sont +reprsents que par de petits exemplaires clairsems. Ces rgions (par +exemple les Alpes, le Caucase, les Apennins) sont d'ordinaire +soigneusement vites par les dessinateurs libres de choisir leur cadre, +et considres comme imposant une tche particulirement ingrate et +difficile. Beer et Mdler estiment qu'il faudrait mettre profit toutes +les occasions favorables pendant trois annes pour venir bout du seul +massif des Apennins. Tous se sont rsigns, en fin de compte, une +figuration sommaire, purement conventionnelle, et qui ne jette aucune +lumire sur l'objet qu'elle reprsente. C'est que, en effet, sur ces +plateaux aux bords dchiquets, o d'innombrables excroissances se +disputent l'espace, les notions habituelles sont droutes, et tout fil +conducteur fait dfaut. Le procd familier aux artistes, et qui +consiste encadrer l'objet dans des lignes volontairement simplifies, +semble ici une infidlit dangereuse et une source d'erreurs +systmatiques. + +Nulle part l'utilit des photographies n'apparat plus manifeste. L o +le dessinateur se perdait dans le dtail, elles restituent des +ensembles. Elles font rentrer un peu d'ordre dans ce chaos apparent et y +introduisent des divisions naturelles. La comparaison frquente +d'preuves relatives des phases diffrentes, contrle de temps +autre par l'observation visuelle, fait acqurir l'gard du sol lunaire +une familiarit laquelle les anciens observateurs, malgr tout leur +zle, ne pouvaient atteindre. On est frapp alors de l'importance prise +par certains traits que les cartographes ont entirement ngligs, faute +d'en saisir les vritables relations. On voit les faits antrieurs et, +jusqu' un certain point, trangers l'histoire des cirques, se +multiplier, s'claircir et s'enchaner. + +De ces traits anciens, les premiers en date ont toutes les chances +d'tre les moins apparents: d'abord parce qu'ils ont subi un plus haut +degr l'action des causes destructrices; ensuite parce que l'corce, +encore faible et mallable, n'a pu s'carter beaucoup d'une figure +d'quilibre et constituer des diffrences de niveau importantes. Si donc +nous tentons d'numrer les mieux reconnaissables de ces objets, dans +l'ordre o ils se prsentent la vue, on devra plutt renverser cet +ordre pour se rapprocher de la succession historique. Comme +confirmation, l'on devra saisir toutes les occasions de dcider, entre +deux objets en conflit, lequel a usurp la place de l'autre. + +Les caractres qui prsident au groupement et qui taient pour les +cirques le diamtre, la profondeur et l'intgrit, seront, dans le cas +d'objets rectilignes, la longueur, la largeur et l'orientation. Cette +dernire particularit est la plus importante, car on ne tardera pas +reconnatre que les traits d'une mme rgion obissent une loi commune +et s'alignent sur un trs petit nombre de directions. + +Dans l'numration qui va suivre, les numros de renvoi, en chiffres +romains, se rapportent aux feuilles de l'_Atlas photographique_ publi +par l'Observatoire de Paris, et de prfrence aux quarante premires, +pour lesquelles a paru une dition rduite, plus aise feuilleter, due +aux soins de la Socit belge d'Astronomie. Les angles de position sont, +suivant l'usage, compts en degrs et du Nord vers l'Est. + +A. _Grandes cassures._--1. Valle l'ouest d'Herschel (III, IX, XXVI, +XXXIII). Large, profonde, trs bien conserve et probablement rcente, +elle dessine une tangente commune deux cirques, dont le plus +mridional (Herschel _h_) a t nettement sectionn. Prolonge du mme +ct, cette valle formerait la limite ouest de Ptolme (_fig. 43_). + +2. Sillon limitant Albategnius l'Ouest, Halley l'Est et dessinant, +par suite, une tangente commune intrieure aux deux contours. Cette +valle parallle la prcdente, plus longue mais moins creuse, a t +refoule et interrompue par le dveloppement de Halley (III). + +3. Deux entailles parallles, loignes d'une trentaine de kilomtres, +franchissant la bordure d'Hipparque l'Ouest et s'effaant dans la +plaine intrieure (IV, XXVI). + +4. Valle traversant de part en part un massif montagneux, entre Pallas +et Ukert (X, XXXIII). + +5. Valle tangente Godin au Sud-Est (XXII, XXVI). + +6. Valle tangente Jules Csar au Nord-Ouest (XXII, XXXII). + +Tous ces objets ont fort peu prs l'angle de position 40, qui est +aussi celui des parties orientales dans les fissures coudes d'Ariadus +et d'Hyginus. Tous ressemblent la valle d'Herschel (n 1), sans +toutefois la dpasser en profondeur et en nettet. Ils ctoient chacun +un ou plusieurs cirques, sans les entamer et sans tre refouls par eux. + +En nous loignant un peu du centre de la Lune, nous trouverons d'autres +cassures se rattachant la mme catgorie: + +7. Mur Droit, entre Thebit et Birt. Cassure extrmement nette, +probablement moderne, divisant en deux parties gales une grande arne +submerge. Angle de position 20 (XIV) (_fig. 44_). + +8. Rainure parallle au Mur Droit, tangente aux bords ouest de Pitatus +et de Gauricus. Elle est discontinue et obstrue par plusieurs ruptions +subsquentes. La mme orientation se retrouve dans de nombreux traits de +la mme rgion, rejets, cause de leur caractre moins apparent, dans +la classe suivante (XIV). + +9. Longue cassure dirige de Fabricius vers le Nord (XXIV, XXXI). + +10. Rainure discontinue sur la ligne Janssen A-Piccolomini (XXIV). + +11. Sillon courant vers le Sud partir de Fermat (XXV, XXXI). + +Ces trois derniers traits, peu cohrents et mdiocrement conservs, +s'accusent surtout par des diffrences de niveau. Leur angle de position +est voisin de 20, plutt au-dessous. + +12. Monts Alta: cette grande dnivellation, remarquable par sa longueur +et sa continuit, fait partie de l'encadrement de la mer du Nectar. Elle +prsente deux fronts rectilignes trs tendus, souds aux environs de +Fermat, avec des angles de position de 20 et de 45 (XXV, XXXI). + +13. Sillon traversant de part en part le bourrelet de Capella, avec un +angle de position de 45. Il appartient, comme les monts Alta, +l'encadrement de la mer du Nectar (XXXI) (_fig. 33_). + +14. Valle de Rheita, la plus colossale que l'on puisse apercevoir sur +la Lune. Elle est dans un mauvais tat de conservation, refoule et +obstrue par le dveloppement ultrieur de plusieurs cirques. Le +paralllisme des bords, l'existence de digues transversales obliques, +accusent une formation par arrachement, avec largissement progressif. +Angle de position 45 (XII, XXIV, XXXI). + +15. Valle des Alpes, exemple clatant et bien connu de la disjonction +d'un plateau montagneux sur une paisseur de 3000m environ avec +conservation du niveau et du paralllisme des bords. Bien qu'elle +n'entame aucun cirque, son intgrit doit la faire considrer comme +moderne. Son angle de position (130) est, comme celui de la valle de +Rheita, rpt bien des reprises dans la rgion (_fig. 37_). + + +B. _Digues, crevasses, sillons rectilignes._--Les objets de cette +seconde liste, moins visibles que ceux de la prcdente, rentrent comme +eux dans un petit nombre d'orientations distinctes. Refouls ou obstrus + peu d'exceptions prs, par les cirques qu'ils rencontrent, ils se +rattachent d'une faon plus vidente un tat de choses disparu. Leur +nombre est considrable. Nous signalerons seulement ceux qui se +distinguent par la longueur et le caractre strictement rectiligne de +leur trajet. + +1. Sillons orients respectivement sur les centres de Ptolme et de +Albategnius A, et s'tendant l'extrieur vers le Sud. (III) (_fig. +43_). + +2. Nombreuses stries du plateau situ entre Herschel, Davy et Moesting. +Plusieurs entament d'une faon trs visible les remparts d'Alphonse et +de Ptolme (III, IX, XXXIII). + +3. Crte des monts Hmus, entre Taquet et Sulpicius Gallus (XXXII). + +4. Sillon parallle aux monts Alta, traversant la plaine gale +distance des monts Alta et de Polybe (XXV). + +Tous ces traits (nos 1 4) sont parallles la valle d'Herschel et, +par suite, aux premiers objets de la liste prcdente. + +5. Parties centrales des fissures d'Ariadus et d'Hyginus: angle de +position 75 (IV, X, XXII). Ce sont deux exemples remarquables +d'indpendance totale entre le trac d'une fissure et le relief actuel +du sol. + +6. Crevasses situes entre Archimde et Conon, perpendiculaires la +direction gnrale des Apennins et coudes suivant les mmes +orientations que la fissure d'Hyginus (X). + +7. Double fissure prs de Sabine, ctoyant la base du rempart +montagneux. Elle est trs nette et parat due la reviviscence tardive +d'une ancienne tendance l'arrachement. Angle de position 80 (XXII). + +8. Double fissure encadrant Hsiode et forme comme la prcdente de +deux traits parallles. L'un de ces traits se prolonge une grande +distance vers l'Est travers des massifs montagneux, sans cesser d'tre +visible la traverse des plaines. Angle de position 120 (XIV, XIX). + +9. Valle situe en plaine entre Kies et Kies _d_. Faiblement dprime, +elle est parallle la fissure d'Hsiode, de nombreuses digues de la +rgion de Tycho, aux portions nord-est des remparts de Ptolme, +d'Alphonse, d'Albategnius (XIV). + +10. Digues rectilignes s'appuyant sur la partie est du rempart de +Capuanus et constituant les restes d'un massif plus ancien que le +cirque. Angle de position 40 (VIII). + +11. Stries nombreuses sur le plateau entre Vitello et Hainzel. Angle de +position 30 (VIII). + +12. Quatre sillons parallles la valle de Rheita, deux au Nord et +deux au Sud, trs tendus aussi, mais beaucoup moins bien conservs. +Angle de position 45 (XII). + +13. Grande valle irrgulire, parallle aussi celle de Rheita, +presque aussi large, mais fortement dgrade et discontinue. Elle est +visible de part et d'autre de Snellius et s'interrompt sur l'emplacement +de ce cirque (XII). + +14. Rgion strie ou cannele, entre Pons, Zagut, Gemma Frisius et +Pontanus. Deux systmes bien reconnaissables, formant un angle de 70, y +sont associs (XX). + +15. Ride saillante runissant Santbech et Colombo (XXXVIII). + +16. Trs longue digue en relief de part et d'autre de Borda; elle forme, +avec le trait prcdent, avec la crevasse mdiane de Petavius, avec la +chane de cirques Rheita _e_, un systme conjugu de la valle de +Rheita. Angle de position 130 (XII). + +17. Sillon visible sur le mridien de Descartes, du ct sud, et signal +surtout par des places blanchies (XXVI). + +18. Terrasses de Lemonnier et de Pline, sous-tendant des arcs dans le +primtre de la mer de la Srnit. Elles paraissent tre les restes +d'une enceinte polygonale dont la mer aura, dans son mouvement +d'expansion, franchi les limites (XXVII). + +19. Terrasse allant de Thophile Beaumont, dtachant un segment en +forme d'arc dans la mer du Nectar et de tout point analogue aux +prcdentes (XXVII, XXXII). + +20. _Straight Range._--Digue isole, perpendiculaire au mridien, reste +d'une ancienne frontire de la mer des Pluies (XI, LIII). + +21. Sillons nombreux sur le plateau qui s'tend entre Bianchini et La +Condamine. Angle de position 160. L'accroissement de l'angle de +position est sensible quand on se dplace de l'Ouest l'Est dans la +bordure de la mer des Pluies (XI). + +22. Double srie d'artes rectilignes formant l'ossature de l'corce +dans le voisinage du ple Nord. Le plus apparent des deux systmes est +peu inclin sur le mridien (XXXVII, LII, LIII). + + +C. _Alignements d'orifices._--Il est connu depuis longtemps que la +distribution des grandes enceintes la surface de la Lune n'est pas +arbitraire, qu'elle ne manifeste pas de condensation vers un plan comme +la Voie lacte, ni d'accumulation autour de quelques centres, comme +l'ensemble des nbuleuses. La disposition des grands cirques, toutes les +fois qu'elle affecte une apparence systmatique, est linaire. Beaucoup +d'entre eux se disposent en sries peu prs continues et dont l'unit +d'origine est aussi certaine que celles des grandes artes du relief +terrestre. Les individus d'un mme groupe accusent une analogie de +dimensions et de structure pousse parfois un tel degr que de simples +associations par paires ne semblent pas pouvoir tre fortuites, d'autant +moins que l'orientation de la ligne des centres se retrouve presque +toujours dans des sillons rectilignes de la mme rgion. + +La liaison est moins aise mettre en vidence pour les petits +orifices, en raison mme de leur grand nombre. Dans les parages o ils +fourmillent, on peut les associer en chanes de diverses manires, dont +aucune ne s'impose l'exclusion des autres. Mais certaines mers o les +orifices n'apparaissent qu'en petit nombre prsentent des alignements +d'une extrme nettet et qui doivent, ce titre, fixer l'attention. + +Il suffira, entre beaucoup d'exemples, de citer les suivants: + +1. _Walter_, _Regiomontanus_, _Purbach_ (I).--Srie de grands cirques +contigus, polygonaux, dgrads, offrant chacun de fortes diffrences de +niveau. L'angle de position de la ligne des centres est 35, ce qui +rattache ce groupe la valle d'Herschel et, plus gnralement, aux +objets dsigns en premier lieu dans les deux listes prcdentes. + +2. _Aliacensis_, _Werner_, _Blanchinus_, _Lacaille_.--Srie parallle et +juxtapose la prcdente, montrant dans ses deux derniers termes des +formes plus rgulirement circulaires et mieux conserves (II). + +3. _Blancanus_, _Scheiner_, _Rst_, _Schiller_.--L'angle de position de +cette chane est 50. Des digues latrales ont entrav le dveloppement +normal de tous ces cirques, surtout du dernier dont l'allongement est +exceptionnel (XVIII). + +4. _Wilson_, _Kircher_, _Bettinus_, _Zuchius_ (XXX).--galement +encaisss entre deux digues parallles. Angle de position 45. + +5. Manifestations ruptives varies sur une tangente commune intrieure +aux contours d'Almanon el d'Albufeda. Angle de position 50 (XX, XXV, +XXVI) (_fig. 45_). + +6. _Arzachel_, _Alphonse_, _Ptolme_, _Herschel_.--Ligne des centres +sensiblement parallle au mridien. Comme il arrive dans la plupart des +sries de l'hmisphre Sud, le cirque le plus austral est en mme temps +le plus rgulier et le plus profond (III, IX) (_fig. 43_). + +7. _Theon junior_, _Theon senior_, _de Morgan_, _Cayley_, _Jules Csar_ +(XXII).--Srie suivant le mridien, discontinue, mais complte par +plusieurs orifices anonymes. Elle embrasse un espace plus grand que les +prcdentes, avec la mme progression. + +8. _Furnerius_, _Petavius_, _Vendelinus_, _Langrenus_.--Ensemble de +cirques normes et de puissant relief, sur un mme mridien (XXI). + +9. Cinq petits orifices disposs sur un mridien, dans la partie +nord-est de la mer de la Srnit (V, XXIII). + +10. Ligne blanchie, discontinue, allant de Licetus Aliacensis, en +contournant Stfler l'Est (XXXVII). + +11. Autre ligne blanchie, discontinue, allant de Bacon Pons, en +contournant Bsching l'Ouest. Cette ligne, comme les cinq prcdentes, +s'carte peu d'un mridien. Elle est remarquable par son extraordinaire +longueur. Il semble que la formation du cirque Bsching a refoul +quelque peu l'alignement ruptif sans lui faire perdre son caractre +(XXXVII). + +12. Nombreux orifices le long d'une tangente commune aux bords orientaux +de Lexell et de Regiomontanus (XIV). + +13. Alignement sur une tangente commune aux limites orientales de Hell +et de Pitatus. Ce trait et le prcdent sont voisins et parallles. +Angle de position 140 (XIV). + +14. _Rheita e._--Fosse allonge forme par jonction d'orifices (XXXI). +L'angle de position (150) s'est dj rencontr souvent dans les +cassures de la mme rgion. Il y est aussi reprsent par plusieurs +couples de grands cirques voisins et semblables, comme Snellius et +Stevinus, Metius et Fabricius. + + +D. _Enceintes quadrangulaires sans rupture, rebord saillant._--Une +collection d'objets particulirement intressants au point de vue qui +nous occupe se rencontre dans le voisinage du ple Nord. Les cirques y +sont assez rares et sont remplacs par des plaines que divisent et +encadrent de minces cordons saillants. Toutes ces plaines paraissent +tre au mme niveau et constituer la surface moyenne de la plante. Ce +sont les cordons qui semblent surajouts, de manire diviser, suivant +un plan gomtrique, cette tendue uniforme. Cette structure est +aujourd'hui limite la rgion arctique. On trouve cependant, sur la +rive sud de la mer du Froid ou dans le quadrant sud-ouest quelques +objets qui semblent, comme Egede (V), des survivants ou des prcurseurs +du mme type. + +Les murs de sparation sont assez endommags, souvent doubles et coups +de brches. Mais deux directions y dominent toujours, en sorte que les +plaines encadres se rapprochent plus du losange que du cercle. Les +dformations considrables amenes dans cette rgion par la perspective +font qu'il est malais de prciser les dviations par rapport au losange +ou d'valuer les angles de position. Nous citerons comme +particulirement bien dessins les objets suivants: + +1. J. Herschel (XI, LIII).--2. Goldschmidt (XXIII).--3. Grtner (XXVIII, +XXXV).--4. Kane (XXXV).--5. Arnold (XXXV).--6. Peters (XXXV).--7. Mton +(XXXV, LII).--8. Euctemon (XXXV).--9. W.-C. Bond (XIII, XXIII). + +Le dernier exemple est instructif en ce qu'il nous conduit envisager +les enceintes quadrangulaires comme des formes prliminaires de cirques, +frappes d'arrt dans leur dveloppement. Les orientations de W.-C. Bond +concordent avec celles d'Egede, avec les directions qui dominent dans +les Alpes, y compris la grande valle, avec les sillons qui constituent +des cadres autour d'Eudoxe et de Platon. En comparant W.-C. Bond et +Eudoxe (V, XIII, XXV), on se convaincra bientt que l'enceinte +quadrangulaire qui constitue le premier est l'analogue du cadre d'Eudoxe +et non du cirque lui-mme, en sorte que nous avons dans la rgion +arctique de nombreux emplacements prpars pour des cirques futurs, mais +pour la plupart demeurs vides. L o le cirque s'est dvelopp, il est +quelquefois demeur en de des limites qui lui taient traces. Mais, +le plus souvent, il les a remplies et dpasses, au point d'effacer et +de rendre mconnaissable le losange primitif. + +A notre avis, l'absence de liaison apparente entre les cordons saillants +et les plaines qu'ils entourent n'autorise pas regarder les cordons +comme tant d'importation trangre. Il est beaucoup plus probable que +chacun d'eux est le produit du sol qui le porte et qu'il s'est trouv +mis en relief par suite de l'affaissement du centre de la case. C'est +la submersion des parties centrales affaisses qu'est d l'isolement des +cordons par rapport aux plaines adjacentes, de mme que celui des +montagnes intrieures par rapport aux bourrelets des cirques. + + +E. _Tangentes aux remparts._--Nous avons group ici quelques objets qui +auraient pu figurer dans nos trois premires listes cause de la +situation spciale qu'ils occupent par rapport aux cirques. Des traits +rectilignes tangents aux remparts actuels s'accusent soit comme artes +en relief, soit comme rainures, soit comme tranes blanches avec des +recrudescences locales. Ces mmes traits se distribuent, dans chaque +rgion, entre des orientations peu nombreuses, et cette condition, +incompatible en apparence avec la situation de tangente commune +plusieurs enceintes, lui est au contraire souvent associe. Il est +commun de voir le contact s'effectuer non par un seul point, mais sur +une tendue plus ou moins grande. En pareil cas, c'est le cercle qui est +dform et non le trait rectiligne. La dformation est soustractive, +c'est--dire que le contour circulaire, sans montrer de tendance +rejoindre les traits dont il s'approche, est entam par ceux qu'il +rencontre et entrav dans son dveloppement normal. Les cirques aligns +admettent volontiers des tangentes communes orientes comme la ligne qui +joint leurs centres. + +On pourra se reporter, pour avoir la confirmation de ces remarques, aux +objets suivants numrs peu prs dans l'ordre o croissent leurs +angles de position: + +1. Sillon touchant les bords occidentaux de Purbach, Regiomontanus, +Walter (I). + +2. Traits limitant Alphonse respectivement l'Est et l'Ouest. Ces +deux traits sont parallles au prcdent et la veine mdiane du cirque +(III, XXIII) (_fig. 43_). + +3. Digue saillante formant tangente commune intrieure Heinsius et +Wurzelbauer (XIV, XIX). + +4. Sillon formant tangente commune intrieure Clavius et Maginus +(XVII). Ce trait s'carte peu, comme les trois prcdents, de l'angle de +position 35. + +5. Tangente commune aux remparts est de Maginus, Street et Tycho (VII) +(_fig. 47_). + +6. Sillon profond sur le trajet d'une tangente commune intrieure aux +remparts d'Albategnius et de Halley (III, XXVI). + +7. Longue coupure isolant le rempart d'Archimde du massif montagneux +situ plus au Sud (XXXIV). + +8. Sillon dessinant une tangente commune intrieure Aristillus et +Autolycus (V, X, XXXIV). + +9. Vague saillante, crte blanchie, suivant une tangente commune +intrieure Kane et Dmocrite et se prolongeant au del de celui-ci +(XXVIII). + +Pour les objets numrs de 5 9, l'angle de position se tient aux +environs de 40. + +10. Sillon limitant la fois les remparts ouest de Clavius et de +Longomontanus (VII) (_fig. 47_). + +11. Digue tangente au rempart est de Capuanus (VIII). + +12. Bord de plateau tangent au rempart ouest de Campanus (VIII). + +13. Digue touchant les bords mridionaux de Tycho et de Heinsius. Elle +se prolonge au del de Heinsius, dont elle a entrav l'expansion normale +(XVIII). + +14. Ligne tangente Albategnius et Ptolme, du ct nord, et +Herschel du ct sud (III, XXVI). Elle est signale par un chapelet +d'orifices. L'angle de position, qui se tenait, pour les quatre objets +prcdents, entre 45 et 50, passe ici 70 (_fig. 43_). + +15. Grande cassure limitant Delambre au Nord-Ouest (XXII). + +16. Sillon formant tangente commune au Nord aux remparts de Delambre et +d'Hypatie. + +Ces deux derniers traits, voisins de la fissure dj cite de Sabine, +ont comme elle pour angle de position 70. + +17. Arte blanchie formant tangente commune aux cts nord de Dmocrite, +Thals, Strabon. Cette arte a contrari le dveloppement normal de +Dmocrite. Angle de position 90. + +18. Digues encadrant, au Nord et au Sud, le bourrelet de Tycho. Angle de +position 130 (VII). + +19. Crte formant tangente commune Hipparque, Albategnius, Ptolme. +Angle de position 130 (IV, XXIII) (_fig. 43_). + +20. Sillon tangent au bord ouest de Barocius et entamant Clairaut. Angle +de position 140 (XVII). + +21. Sillon tangent au bord ouest de Maurolycus et entamant Barocius. +Angle de position 140 (XVII). + +22. Chane formant tangente commune intrieure Borda et Cook (XXI). + +23. Chane dessinant une tangente commune intrieure Santbech et +Colombo (XXI, XXVII). + +24. Prolongement du bord oriental de Stevinus (XII). L'angle de position +de ce trait, comme des deux prcdents, est de 160. + +25. Digue touchant les limites ouest de Vendelinus C et de Langrenus et +dpassant, au Nord comme au Sud, les limites indiques (XXI, XXXVIII). + +26. Deux digues parallles encadrant Messala et se prolongeant au Nord +(XXIX). + +27. Chane tangente au bord ouest de Gassendi (XXX) (_fig. 50_). + +28. Tangente commune aux remparts ouest d'Arzachel et d'Alphonse (III, +IX). Ce trait, comme les trois prcdents, suit le mridien (_fig. 43_). + +29. Chane prolongeant le bord oriental de Furnerius (XII). Angle de +position 10. + +30. Chane prolongeant le bord oriental de Vga (XII). Angle de position +10. + +Un catalogue plus complet ferait ressortir, dans la srie des angles de +position, des lacunes bien marques, dont la plus tendue parat tomber +entre 90 et 130. + + +F. _Cirques anguleux._--La prsence de digues ou de sillons tangents aux +remparts des cirques amne dans le contour de ceux-ci des dformations +systmatiques, visibles surtout au voisinage du terminateur. Ces +dformations affectent peu les cirques petits et modernes, beaucoup plus +les enceintes vastes, htrognes et jouant un rle passif en cas de +conflit. + +Dans une rgion o un seul systme de traits parallles prdomine +nettement, les bourrelets circulaires sont simplement tronqus par +suppression d'un segment et s'arrtent la rencontre des traits, +presque toujours constitus par des digues saillantes. Nous +mentionnerons, comme exemples de cette structure, Heinsius (VII), +Lacaille et Faye (XX), la plupart des cirques de l'entourage de Tycho +(XVIII) (_fig. 47_), de nombreux orifices entre Licetus et Maginus +(XVII). Les digues limites, dans ce dernier cas, sont parallles la +ligne des centres de Licetus et de Clavius. + +Lorsque deux systmes associs prennent une importance peu prs gale, +on observe des formes de passage du cercle au paralllogramme et, parmi +les paralllogrammes, le losange domine, comme si les bandes intresses +par une intumescence devaient offrir, dans les deux systmes, des +largeurs gales. + +Quand deux cirques voisins sont limits un mme trait, il y a souvent +galit approximative dans les dimensions, dans les distances des +centres la limite commune, et par suite aussi, dans les angles. Mais +il n'est pas rare que la similitude soit ralise avec des dimensions +trs diffrentes. + +On pourra noter, comme losanges bien forms, Egede (V), Gruemberger +(XVIII); comme distinctement quadrangulaires: la grande enceinte +comprenant Hell et Lexell (I), Pontanus (II, XXV), Clomde (XXIX); +comme pentagonale, l'enceinte situe l'est de Burg et formant la +partie la plus dprime du lac de la Mort (XXVIII); comme hexagonaux: +Ptolme, Alphonse (III, XXIII), Albategnius (III, IV, XXIII), Rhtius +(IV), Janssen (XXIV) (_fig. 39_), la mer des Crises (XXI, XXVII, XLI) +(_fig. 32_); comme exemples de similitude: Aristote, Egede (V, XIII), +Cyrille, Tacite (XXV, XXXI), Ptolme, Raumur, Alphonse (XXXIII), +Eudoxe, Thetetus (XIII), le groupe Walter, Aliacensis, Regiomontanus, +Purbach, Nonius, Blanchinus (I, II, XXV). Il y a, dans ces six derniers +cirques, accord gnral pour l'orientation des cts rectilignes. + +On trouve enfin des cirques irrgulirement anguleux, o se reconnat la +ralisation successive de deux plans diffrents. La nouvelle enceinte, +oriente autrement que l'ancienne, s'est peu prs superpose +celle-ci, dont une partie notable a t respecte. De ce nombre sont +Gauricus, Tycho, Maginus (VII), Clavius (VII, XVIII) (_fig. 47_), +Campanus (VIII), Calippus (XIII), plusieurs formations anonymes entre +Godin et Hind (IV), des bourrelets de faible relief englobs dans Atlas, +Hercule, Endymion, Posidonius, Aristote, Eudoxe (XXXV), Gassendi (XL) +(_fig. 50, 51_). + + +G. _Cirques encadrs._--Les digues et sillons rectilignes d'une mme +rgion peuvent tre associs de diverses manires pour former des +polygones convexes. Certaines de ces associations semblent +particulirement voulues et soulignes par la nature. Ce cas se prsente +quand le polygone circonscrit peu de distance un effondrement +nettement limit. L'excavation s'tend par une srie de ruptures dont +les gradins intrieurs des cirques sont les tmoins. + +Quand les sillons qui entourent un cirque se rattachent deux systmes +quidistants et forment par suite des losanges, le contour du cirque +arrive toucher en mme temps les quatre cts du losange. Mais, quand +l'quidistance n'a plus lieu, l'inscription d'un cercle dans le +quadrilatre cesse d'tre possible. La cassure s'arrte aux premiers +cts qu'elle rencontre, tend se dvelopper vers les autres, et la +rgularit du contour est altre. + +Enfin la rencontre du dernier ct n'impose pas ncessairement un arrt +au dveloppement du cirque. Celui-ci peut s'tendre encore et excder +son cadre. Il est instructif de remarquer, en pareil cas, que le sillon +dpass peut demeurer visible l'intrieur du cirque aussi bien qu'au +dehors, au del des intersections avec les sillons conjugus. Cette +circonstance montre que l'expansion du cirque s'est accomplie avec une +certaine lenteur, sans entraner la destruction complte du relief +prexistant. Il n'est donc pas admissible que l'excavation, dans ses +limites actuelles, corresponde une empreinte de projectile ou une +portion d'corce ramene l'tat de fusion. + +Il arrive assez souvent que, dans son tat d'extension actuelle, le +cirque n'atteint aucune des limites du cadre, mais la relation des deux +formes est manifeste par la concidence approche de leurs centres. Le +primtre du cirque est toujours dfini par l'affaissement de +l'intrieur, celui du cadre l'est le plus souvent par un lger excs +d'altitude relativement aux plateaux voisins. Presque toujours le cirque +a des limites mieux arrtes que le socle qui le porte, et celui-ci a +plus ou moins perdu sa forme quadrangulaire par suite de l'usure et de +la dmolition des angles. Cet tat de ruine peut aller jusqu' ne +laisser en relief que le bourrelet circulaire. Mais, chaque fois que les +frontires du socle sont restes visibles, elles concident en direction +avec des parties rectilignes du contour des mers ou des cirques voisins. +Le socle apparat ainsi comme le prcurseur du cirque et comme +subordonn plus troitement que lui la structure gnrale de la +rgion. + +On peut prendre comme exemples de bassins ayant respect leurs cadres +les objets suivants: + +Aliacensis, Werner (II), W.-C. Bond (XXIII), Riccius (XXV), Eudoxe (V, +XIII, XXXV), Petavius (XII, XXI, XXXVIII) (_fig. 41_). + +D'autres appellent des remarques particulires. Ainsi, pour Albategnius +(III, IV) et Arzachel (III), les cts des cadres sont parallles. Sacro +Bosco, Pons et Fermat (XXV) sont englobs dans une mme enceinte +quadrangulaire dont un ct forme la ligne de fate des monts Alta. +Pour Tycho (VII), le cadre embrasse un espace beaucoup plus tendu que +le bourrelet et limit par des digues saillantes. Tout l'espace +intermdiaire a prouv un affaissement relatif. Maginus (XVII) est +confin dans un angle du cadre, dont les cts les plus apparents sont +parallles la ligne Licetus-Clavius. Il le remplit au Sud et l'Est, +mais laisse un espace libre au Nord et l'Ouest. Les mers du Nectar +(XXVII) (_fig. 33_) et de la Fcondit (XXXVIII) sont comprises dans de +vastes losanges. La bordure montagneuse de la mer des Crises (XXI, +XXVIII, XXIX) (_fig. 32_) est sectionne par des sillons rectilignes, +parallles aux limites de la plaine. Aristarque (_fig. 48_) s'appuie +l'Est sur un grand paralllogramme, distingu de la mer par une teinte +plus sombre. + +Voici maintenant quelques exemples de cirques qui ont dpass un ou +plusieurs cts de leurs cadres primitifs sans les faire entirement +disparatre: + +1. Clavius (VII). On distingue trs bien des digues parallles, mais +discordantes, qui ont successivement servi de limites (_fig. 47_). + +2. Pitatus et Wurzelbauer (XIV, XIX). + +3. Scheiner (XVIII). Le cirque est inscrit dans un losange qu'il ne +remplit pas du ct de l'Est. Il est, au contraire, travers, dans sa +partie ouest, par un sillon qui complte l'encadrement. + +4. Delaunay (XX) est compris dans un losange qui a fortement entrav son +dveloppement rgulier, tout en dformant aussi les enceintes voisines +de Lacaille et de Faye. + +5. Platon (XXXIV). Le cirque s'est dvelopp avec une rgularit +parfaite, tout en excdant son cadre au Nord et l'Ouest (_fig. 40_). + +Enfin, la survivance d'un socle quadrangulaire lgrement saillant se +vrifie autour de Copernic (IX) (_fig. 38_), Taruntius (XXI), Apianus +(XXV), Delambre (XXVI, XXXII), Alfraganus (XXVI), Thophile (XXVII) +(_fig. 31_), Pline (XXXII). + + +H. _Massifs partags en cases._--Une portion d'corce lunaire, +distingue de la rgion environnante par une altitude un peu suprieure +et limite par des lignes de relief parallles, n'est pas toujours le +lieu d'lection d'un cirque dvelopp autour du mme centre. Il peut se +faire que la case ainsi dfinie renferme deux ou plusieurs cirques +d'importance peu prs gale ou qu'il ne s'y montre aucun cirque +rellement notable. Les massifs montagneux les mieux dessins de la +Lune, qui sont des rgions pauvres en cirques, sont ainsi diviss en +compartiments et, pour chacun de ces compartiments, le centre prsente, +relativement aux bords, une dpression faible, sans limites prcises. + +Nous citerons comme tmoins de cette structure, presque toujours mal +conserve et remontant, par suite, une priode ancienne, les objets +suivants: + +1. Bloc formant Thophile et Cyrille un socle quadrangulaire commun +(XXXII). + +2. Massif quadrangulaire comprenant Alfraganus et Taylor (XXXII). + +3. Plateau renfermant Agrippa, Godin, Rhticus (IV). + +4. Groupe terminal des Apennins vers le Nord (V, X, XXII) (_fig. 36_). + +5. Massif tendu terminant les Apennins vers le Sud (XXXIV). + +6. Bloc central des Apennins, peu prs rectangulaire, montrant bien la +supriorit d'altitude des bords par rapport au centre (XXIII, XXXIV) +(_fig. 36_). + +7. Massif principal des Alpes, entre Cassini et la grande valle (V, +XIII, XXIII) (_fig. 37_). + +8. Bloc situ entre Ramsden et Hippalus (VIII) (_fig. 49_). + +9. Plateau rectangulaire situ entre Jules Csar et Mnlas (XXII). + +10. Plateau de Censorinus, entre les mers de la Tranquillit et de la +Fcondit (XXVII, XXXII). + +11. Massif de Vitruve, possdant un primtre quadrangulaire brch au +Sud (XXVII). + +12. Pt montagneux en losange, entre Campanus et Vitello (XL). + +13. Grand plateau en losange, englobant Eudoxe et son socle (XXXV). + +Les objets que nous venons d'numrer sont tous assez loigns des bords +du disque. En effet, les limites des compartiments sont, en raison de +leur faible relief et de leur tat de dgradation, difficiles +reconnatre sous une incidence rasante. Nanmoins, une fois l'attention +attire sur ce point, on se convaincra bientt que le centre du disque +n'est nullement privilgi sous ce rapport. + + + + +CHAPITRE XIV. + +TMOIGNAGE APPORT PAR LA LUNE DANS LE PROBLME +DE L'VOLUTION DES PLANTES. + + +_Les lois du rseau rectiligne._--L'inspection qui vient d'tre faite +confirme une rgle, _a priori_ vraisemblable, et laquelle conduit +aussi tout essai de classification des cirques: la physionomie des +orifices lunaires est subordonne la constitution de l'corce aux +dpens de laquelle ils ont t forms, et celle-ci s'est modifie avec +le temps dans le sens d'un accroissement progressif d'paisseur et de +rsistance. + +Les orifices rgulirement circulaires, aux flancs raides, trs creux en +proportion de leur diamtre, sont forms aux dpens d'une crote +paisse. Ils sont modernes et en gnral bien conservs. + +Les bassins polygonaux, comportant des inclinaisons plus douces, +accusent des diffrences de niveau plus faibles, en rapport avec la +moindre paisseur des fragments solides mis en jeu. Ils sont anciens, +attaqus par diverses causes de ruine, et notamment par la superftation +de cirques plus rcents. + +L'examen des sillons et des blocs montagneux nous met en prsence d'une +priode plus recule encore, celle o les mouvements du sol lunaire, +dans le sens vertical, portaient la fois sur des compartiments bien +plus tendus que les cirques et mme que les mers actuelles. Les limites +de ces fragments avaient des courbures comparables celles du globe +lunaire lui-mme, et nous pouvons, au point de vue de leur influence sur +les formations ultrieures, considrer ces limites comme rectilignes. +C'est ainsi, pour prendre un exemple familier aux gographes, que les +Cartes des courants gnraux de l'atmosphre et de l'Ocan prsentent un +dessin bien plus ample, bien plus largement trac que le relief des +continents. + +Les faits rassembls dans le Chapitre prcdent nous semblent assez +nombreux, assez concordants pour autoriser les conclusions suivantes: + +La crote solide de la Lune, l'poque la plus ancienne o nous +puissions remonter, a t constitue, dans toutes ses parties, par un +assemblage de cases polygonales juxtaposes et imparfaitement soudes. + +Ces cases ont pour forme lmentaire le losange. Leur constitution tient + l'existence simultane, dans une mme rgion de la Lune, de deux +systmes principaux de sillons ou de rides. Les sillons d'un mme +systme sont peu prs parallles et quidistants. + +La troncature des angles aigus des losanges fait apparatre assez +souvent des hexagones, plus rarement des pentagones. Ce phnomne rvle +la superposition, aux deux systmes principaux de sillons parallles, +d'un troisime systme sensiblement inclin sur les deux premiers. + +Dans les deux systmes principaux d'une mme rgion, l'quidistance des +rides est peu prs la mme, en sorte que le rapport des dimensions +linaires d'une mme case tombe gnralement aux environs des nombres 1, +2 ou 1/2. + +L'angle aigu des deux systmes principaux d'une mme rgion surpasse +presque toujours 60, si l'on tient compte de la dformation par la +perspective, et peut approcher de 90. + +L'orientation des deux systmes principaux, par rapport au mridien, +varie lentement avec la longitude. Dans la partie centrale du disque, +les deux systmes sont notablement inclins sur le mridien. Prs des +bords, l'un des deux systmes tend devenir parallle au mridien. + +La frontire commune de deux cases adjacentes constitue, dans la +majorit des cas, une digue en relief. Il arrive aussi, moins +frquemment, que cette frontire est forme par une rainure discontinue; +elle peut enfin tre simplement une ligne faible de l'corce, sur +laquelle la prsence de tranes blanches et de petits orifices +rguliers trahit des manifestations ruptives. + +Deux cases adjacentes ont pu prouver, l'une par rapport l'autre, un +certain jeu horizontal, amenant une discordance entre les diverses +parties d'un mme sillon. Ce jeu s'effectue par arrachement plutt que +par plissement, par traction plutt que par pousse. Il est rare qu'une +diffrence de niveau notable se soit tablie entre une case et +l'ensemble de ses voisines. + +La formation du rseau, dans son ensemble, remonte une poque o la +Lune n'avait qu'une mince corce solide, en sorte qu'il ne pouvait s'y +crer de diffrences d'altitude importantes. + +Le rseau rectiligne ne subsiste nulle part dans son tat initial; les +principales circonstances qui ont amen sa disparition ou son effacement +partiel dans la crote paissie paraissent tre: + +1 Des mouvements tangentiels importants, affectant la fois un grand +nombre de compartiments souds et dterminant des ruptures suivant des +lignes irrgulires, en discordance avec celles du rseau primitif; + +2 Une priode volcanique trs longue et trs gnrale, amenant des +alternatives d'intumescence et d'affaissement dans l'tendue d'une mme +case ou de plusieurs cases adjacentes, et aboutissant au sectionnement +de l'corce suivant des cercles de faible rayon; + +3 L'envahissement par des nappes liquides de vastes rgions affaisses. + + +_Influence du rseau rectiligne sur les formations plus rcentes._--Tout +en succombant dans cette lutte, bien des fois sculaire, le rseau +rectiligne a laiss des vestiges si nombreux et si clairement +coordonns, que nous sommes autoriss conclure son universalit dans +un pass lointain. Il a exerc une influence passive, mais encore +reconnaissable sur la structure et la dlimitation des masses +montagneuses, sur l'alignement, la distribution et le contour des +cirques, sur la forme mme des mers. Il s'en est produit des rditions +affaiblies sur divers points o l'panchement de grandes masses liquides +avait reconstitu momentanment, sur une chelle moindre, des conditions +analogues celles de la plante fluide. + +Dans les rgions o la multiplication excessive des orifices modernes a +fait disparatre les sillons primitifs, ceux-ci manifestent leur +existence ancienne par des chanes de cirques orientes suivant +certaines directions prfres. On conoit, en effet, que le +sectionnement pralable de l'corce en bandes offrira, sur certaines +lignes, une issue plus facile aux forces intrieures. Il en rsultera +que des bassins peu prs contemporains et de mme dimension se +prsenteront par sries. Veut-on, au contraire, faire dterminer +l'emplacement des cirques par des chocs d'origine externe, une telle +distribution apparat comme dnue de toute probabilit. + +Les cases contigus sont spares, soit par des sillons en creux, soit +par des digues en relief. Le premier mode de division domine dans les +massifs montagneux de la rgion quatoriale, le second dans la rgion +arctique. L'un et l'autre apparaissent comme passifs vis--vis des mers +ou des cirques, mais c'est la forme saillante qui a oppos l'obstacle le +plus efficace l'expansion des bassins circulaires. Quand cette +expansion l'emporte, la partie englobe du sillon rectiligne n'est pas +fatalement condamne disparatre. Elle s'affaisse plus ou moins +l'intrieur du cirque et forme palier intermdiaire entre la plaine +intrieure et le plateau. Les mmes orientations, en trs petit nombre, +se retrouvent dans le contour polygonal du cirque, dans ses terrasses +intrieures, dans les sillons qui l'encadrent distance. Ce ne serait +pas le cas si, comme l'a pens le professeur Suess, le cirque entier +reprsentait une portion de crote ramene l'tat liquide par un flux +de chaleur interne. + +L'indpendance de la plupart des sillons par rapport au relief des +rgions traverses, le plan large et rgulier qui prside leurs +directions, montrent qu'ils sont le produit de causes anciennes et +profondes. Il en est de mme des grandes fissures traces en plaine, +comme celles d'Ariadus, d'Hyginus, de Triesnecker. Elles prsentent des +portions rectilignes et parallles, spares par des coudes trs nets. +Leur orientation, en concordance avec la structure gnrale de la +rgion, se retrouve peu de distance dans les contours polygonaux +d'Agrippa, de Godin, de Rhticus, de la mer des Vapeurs. Donc ces +fissures, bien que traces travers la surface unie d'une nappe +solidifie, ne sont point le rsultat de l'action de la pesanteur sur +cette nappe. Leur prsence rvle le jeu invisible des compartiments +submergs. Elle dcle des efforts de traction, exercs au cours mme de +la priode volcanique sur des fragments tendus de l'corce +sous-jacente. La mme remarque s'applique au Mur Droit, rattach par sa +direction au mme groupe que la veine mdiane d'Alphonse, aux veines de +la mer du Froid, parallles aux limites du massif des Alpes, la +crevasse mdiane de Petavius, parallle deux cts du cadre extrieur +(_fig. 41_). + +Par contre, on est fond parler d'un sectionnement rectiligne la +fois rcent et superficiel, propos des enceintes secondaires qui se +sont formes l'intrieur de Gassendi, d'Atlas, de Posidonius, +d'Hercule. Leur dessin anguleux est une rdition locale et affaiblie +d'un tat de choses autrefois gnral (_fig. 50, 51_). + + +_De l'origine du rseau rectiligne._--D'aprs l'ensemble des faits +astronomiques et gologiques, la Terre a travers trois grandes phases +nettement diffrentes: une priode de fluidit totale, une priode de +solidification superficielle, une priode aqueuse. Dans cette dernire +phase, la constitution et l'aspect du sol sont principalement dtermins +par l'eau qui le recouvre ou s'y prcipite. Presque toutes les causes +que nous voyons l'oeuvre aujourd'hui en drivent et tendent effacer +le relief. + +Sur la Lune l'eau fait dfaut actuellement et elle n'a pas laiss de +traces d'une intervention active dans le pass. La nappe ocanique et la +couverture sdimentaire sont absentes. Il suit de l que la Lune est +particulirement propre nous apprendre comment la solidification s'est +accomplie et comment s'est effectu le passage de la premire priode +la seconde. + +Plus petit, notre satellite a volu plus vite: mais depuis longtemps +dj la permanence y rgne un tel degr que les traits les mieux +visibles de la surface lunaire peuvent tre comparables, par leur ge, +aux plus anciens accidents du sol terrestre. La dernire priode de +destruction traverse a t celle de la formation des cirques. Ses +ravages n'ont pas t tels que l'tat immdiatement antrieur ne puisse +tre reconstitu avec une probabilit trs leve. + +Il y a eu, dans notre opinion, une poque o tous les accidents de la +surface de la Lune se partageaient entre deux types: le type arctique, +plaines quadrangulaires encadres de cordons saillants (_fig. 46_), le +type quatorial form de losanges assembls, sans dpression notable du +centre des cases. Il est facile d'imaginer la transition de l'un +l'autre, en supposant que les cordons perdent graduellement leur relief +et se transforment en sillons irrguliers. Le problme consiste +maintenant expliquer comment l'une ou l'autre de ces formes a pu +driver de l'tat initial le plus vraisemblable, par le jeu rgulier des +lois physiques. + +Les plantes et leurs satellites ont commenc par tre fluides dans +toute leur masse. Leur forme sphrique le dmontre et jamais, +croyons-nous, une contestation srieuse ne s'est leve sur ce point. +Tant que cet tat persiste, la surface de la plante, constamment +renouvele, dissipe dans l'espace une quantit de chaleur bien +suprieure celle qui est reue du Soleil. C'est la surface que se +produit le refroidissement le plus actif et que les scories doivent se +former tout d'abord. + +Que deviennent les lots ainsi constitus? Ici, la divergence des +thories se manifeste. Les uns (Lord Kelvin, MM. King et Barus, etc.) +veulent que les particules solidifies plongent l'intrieur, o elles +reprennent bientt l'tat liquide sous l'influence d'une temprature +plus haute. Ainsi s'effectue un brassage prolong qui tend tablir +dans toute la masse une temprature peu prs uniforme un moment +donn, mais dcroissante avec le temps. Pour nombre de substances, la +compression favorise le passage l'tat solide. C'est donc au centre, +o les pressions sont plus fortes, que la solidification commence, pour +se propager ensuite vers la surface. Dans ce systme, la Lune est +totalement solidifie; la Terre l'est aussi, sauf des poches de lave +relativement insignifiantes, qui donnent lieu aux ruptions volcaniques. + +La thse oppose, plus en faveur prs des gologues (Suess, de +Lapparent, Sacco, etc.), admet que, dans l'tat de fluidit, les +matriaux se sont disposs par ordre de densit croissante, en allant de +la surface au centre. Les substances peu denses sont ainsi les plus +exposes au refroidissement. Plusieurs d'entre elles, l'exemple de +l'eau, se dilatent par la solidification. Elles vont donc former une +crote solide graduellement paissie. Le retour l'tat liquide sera +pour elles une rare exception, bien que la partie fluide doive +prdominer longtemps encore par sa masse. La conductibilit des roches +pour la chaleur est, en effet, si faible que la solidification totale +d'une plante, par l'extrieur, semble devoir rclamer autant ou plus de +temps que l'extinction du Soleil. + +Nous avons indiqu, au Chapitre VII de ce Livre, diverses raisons qui +tendent faire limiter un petit nombre de myriamtres l'paisseur de +la crote terrestre, c'est--dire de la couche o la rigidit des +matriaux s'oppose aux courants de convection. La Lune fournit l'appui +de la mme thse des arguments d'un autre ordre, mais qui sont bien loin +d'tre ngligeables. + +Les traits anciens du relief lunaire rentrent dans un plan mieux dfini +et plus rgulier que celui des chanes de montagnes terrestres. Nous y +trouvons comme lment essentiel des fractures disposes en sries +parallles, avec de faibles dnivellations. L'intervalle de deux +fractures conscutives n'est jamais qu'une petite fraction du rayon +lunaire. L o cette structure s'efface, on voit sans peine que sa +disparition est due des ruptions volcaniques ou d'abondants +panchements liquides qui ont nivel la surface. + +Cette figure est prcisment celle que nous devons nous attendre +rencontrer dans l'hypothse d'une corce mince et non mallable. Quand +la variation des forces extrieures tend imposer la masse fluide une +nouvelle figure d'quilibre, satisfaction est donne cette tendance +par la formation de crevasses successives rendant possible la flexion de +l'corce, ainsi qu'on peut l'observer sur les glaciers. Si la flexion +ainsi ralise n'est pas suffisante, le liquide intrieur comprim +dborde par les crevasses et les oblitre. L'intervalle d'une fissure +l'autre sera du mme ordre que l'paisseur de la crote et variera dans +le mme sens. Entre les deux lvres d'une mme fissure, la diffrence de +niveau sera toujours moindre que l'paisseur de la crote, car elle ne +saurait lui devenir gale sans que le fragment infrieur ne soit inond. +Ce n'est plus alors un sillon que l'on observe, mais une terrasse, comme +celles dont le Mur Droit nous offre l'exemple le plus net. + +Avec le temps, les nappes panches se figent, l'paisseur de la crote +augmente, les ruptures deviennent plus rares et plus espaces, mais +aussi peuvent donner lieu des ingalits plus fortes. Enfin, l'corce +devient tellement rsistante qu'elle ne cde plus qu'accidentellement +sur des points faibles, o se forment des chemines volcaniques. Il +semble aujourd'hui que l're des conflits soit close. Nous ne voyons +plus sur la Lune aucune nappe liquide qui trahisse un panchement +rcent, ni mme aucun espace un peu notable qui n'ait reu et gard des +dpts ruptifs. + +Les choses se passeront tout autrement dans la thorie de Lord Kelvin, +qui fait crotre le noyau solide partir du centre. Cet accroissement +s'effectue grain par grain, avec lenteur et rgularit, comme celui dont +les couches stratifies de l'corce terrestre sont le rsultat. Toute la +masse acquiert une temprature presque uniforme, voisine du point de +solidification. Tant que la nappe liquide est assez abondante pour +couvrir toute la surface, elle se dispose chaque instant suivant les +exigences de l'isostase. On n'aperoit aucun motif pour que la figure du +noyau s'carte d'une surface de niveau rpondant la valeur moyenne de +la pesanteur, c'est--dire d'un sphrode trs uni. + +A la vrit, la nappe liquide, diminuant toujours, laissera merger des +portions d'abord trs petites, puis de plus en plus grandes de ce noyau +solide. Mais quelle cause invoquera-t-on pour faire natre, soit sur les +lots, soit sur les continents, un relief brusque et accident? Ce ne +sera point la raction du liquide intrieur, que la thorie a justement +pour objet de supprimer. Ce ne sera pas davantage l'rosion, puisque les +bassins lunaires n'ont nulle part le caractre de valles ouvertes. La +contraction par refroidissement, dj trouve peine suffisante dans la +premire thorie pour expliquer le relief terrestre, nous chappe ici, +puisque la priode antrieure a eu pour effet ncessaire d'amener le +globe entier une temprature uniforme et mdiocrement leve, celle de +la solidification des minraux. + +Reste, pour expliquer le relief lunaire, l'action des forces extrieures +manant du Soleil ou de la Terre. Il est clair que ces forces, agissant +sur toutes les particules du globe solide, varient d'une manire lente +et continue. Si la limite de rsistance est dpasse, la dformation +s'accomplira par voie de fissures et de glissements intressant toute la +masse du globe et non pas seulement des cailles superficielles. Nous +n'avons aucune chance de voir apparatre une agglomration dense de +montagnes abruptes et de valles profondes. + +Enfin, si l'on admet que la solidification porte en dernier lieu sur une +mince couche superficielle, on ne voit pas quel rservoir +s'alimenteront les nombreuses et abondantes ruptions volcaniques dont +la Lune a t le thtre. On ne s'explique pas la prsence de ces nappes +unies qui couvrent le fond des mers et des cirques et qui attestent des +solidifications lentement opres, des niveaux qui diffrent de +plusieurs milliers de mtres. + +Que l'on envisage, au contraire, la raction d'une grande masse fluide +sur une corce relativement mince et htrogne, la temprature peut +monter vers le centre des chiffres trs levs, la contraction par +refroidissement reprend le rle principal dans l'tablissement du +relief, les ingalits locales de la crote n'ont plus d'autre limite +que son paisseur, l'alimentation ultrieure des volcans est largement +assure; l'lment priodique que les mares introduisent dans la +dformation fait apparatre comme probable la prdominance de deux +directions principales dans l'alignement des cassures. + + +_Divergence dans les modes d'volution respectifs de la Terre et de la +Lune. Conclusion._--Tout ce qui prcde nous conduit regarder la +surface solide comme forme au dbut par la jonction de bancs assez +minces de scories flottantes. On ne voit pas qu'une diffrence notable +doive tre tablie cet gard entre les deux plantes. + +Cette crote mince, fragile, peu cohrente, subira des vicissitudes plus +fortes sur la Lune, en raison de l'ampleur des mares que l'attraction +de la Terre y provoque. Le fluide interne, encore peu comprim et +presque toujours libre de ses mouvements, s'enflera priodiquement. Deux +sries de cassures apparatront, les unes parallles au front de l'onde +de mare, les autres suivant la direction des courants principaux que +ces mares dterminent. + +Sous cette double sollicitation, l'corce se partage en cases +quadrangulaires, dont les frontires forment des cicatrices +alternativement ouvertes et refermes. Le trac de ces frontires est +ample, voisin d'un grand cercle, comme celui des ondes de mare quand +elles trouvent peu de rsistance. La crote solide gagne en paisseur +par l'action du refroidissement et surtout par la solidification des +nappes panches. Elle exerce une pression croissante sur le fluide +intrieur, l'amne l'tat visqueux et rend ses dplacements plus +difficiles. En mme temps les mares tendent s'teindre, mesure que +l'galit s'tablit entre les dures de rotation et de rvolution de la +Lune. La priode de formation des crevasses apparat donc comme limite. +Il semble, en fait, qu'elle tait dj sur son dclin quand la priode +volcanique s'est ouverte. Trs peu de cirques se montrent partags en +deux par une fissure. Trs peu de sillons anciens, dpendant d'un +systme rhombique, ont chapp une destruction partielle par les +dpts ruptifs. Les seules crevasses restes nettes et fraches sont +celles qui sont traces en plaine travers des panchements rcents. +Elles semblent toutefois rvler les mouvements tardifs des +compartiments submergs, dont elles reproduisent les orientations. + +La Terre a travers, cela n'est gure douteux, une transformation +analogue, moins active en raison de l'ampleur moindre des mares, plus +prolonge en raison de la marche lente du refroidissement. Le +sectionnement de l'corce a d suivre, quelque temps au moins, la mme +marche, mais les cases primitives ont t plus effaces sur la Terre, +la suite de la formation des nappes ocaniques et sdimentaires, +qu'elles ne l'ont t sur la Lune par les ruptions volcaniques. La +prdominance de deux directions principales a cependant laiss sur notre +globe des traces nombreuses, par exemple le contour anguleux des +plateaux archens, la terminaison des continents en pointe vers le Sud, +le paralllisme des rivages de l'Atlantique, la similitude de l'Amrique +du Sud et de l'Afrique, les coudes brusques des grandes valles et des +lignes de fate en pays de montagnes, la succession des failles en +sries parallles. Il y a l des indices concordants d'une structure +indpendante des dpts stratifis, antrieure leur formation, tablie +sur un plan plus gomtrique et plus large. + +Le sectionnement de l'corce en cases n'a t que le point de dpart +d'une nouvelle srie de dformations. La premire corce cohrente +correspond une figure d'quilibre relatif actuelle. Cette figure se +modifie, avec le temps, sous l'influence de causes diverses: changement +dans la position des ples, variation de la vitesse angulaire et, par +suite, du rgime des mares, contraction du globe entier par +refroidissement. + +Si nous savions quelle a t la srie des positions occupes par les +ples de la Lune, par quelles valeurs a pass la vitesse angulaire, nous +serions mme d'valuer, d'une manire approximative, l'effet des deux +premires causes. Mais toutes les hypothses que l'on peut faire ce +sujet sont trs hasardes. Il y a seulement lieu de penser, d'aprs +l'abondance plus grande des nappes panches dans la rgion quatoriale, +qu'il y a eu, avant la dessiccation dfinitive, augmentation de la +vitesse angulaire et allongement du demi-axe tourn vers la Terre. Ces +deux effets sont d'ailleurs indiqus comme probables par la thorie; +mais, d'aprs la sphricit actuelle de la Lune, ils ne semblent pas +avoir t trs intenses. + +Au contraire, en ce qui concerne la contraction par refroidissement, +nous ne pouvons douter qu'elle n'ait agi. Plus srement encore que pour +la Terre, elle a t le facteur principal de dformation, car +l'htrognit de la crote, le poids des sdiments, invoqus comme +causes additionnelles pour suppler l'insuffisance prsume de la +contraction, n'interviennent ici que dans une mesure trs rduite. Mais +la contraction entranera, dans les deux cas, des consquences fort +diffrentes. + +L'corce terrestre, oblige par son poids de demeurer applique sur un +noyau qui s'amoindrit, forme des sries de plis parallles, +reconnaissables dans le relief extrieur de plusieurs contres, trs +apparents dans la disposition onduleuse des couches stratifies et +intressant mme les roches primitives. Ainsi, quand deux fragments +contigus de l'corce sont presss l'un contre l'autre, chacun d'eux +arrive se plisser, en quelque sorte sur place, jusqu' une profondeur +considrable. A la surface ces plis ne peuvent acqurir un bien grand +relief sans se coucher ou se renverser, parce que la pesanteur a vite +raison de la tnacit de la crote. Il n'y a pas toutefois disproportion +excessive entre les deux forces et des carts assez grands, par rapport +aux surfaces de niveau, pourront tre raliss. + +Supposons maintenant la pesanteur rduite la sixime partie de sa +valeur, ainsi qu'il arrive sur la Lune, et nous devons nous attendre +observer un tout autre mode de dformation. + +Deux masses flottantes, paisses de 3000m 6000m et fortement presses +l'une contre l'autre n'arriveront plus se plisser. L'espace manquant +peut tre regagn au prix d'un moindre travail et la pesanteur se trouve +vaincue avant la rsistance molculaire. + +Il y aura d'abord effacement du sillon intermdiaire, qui pourra tre +remplac par une ligne saillante la suite de l'crasement des bords +venus en contact plus intime. On voit ainsi natre le type arctique, +observable au voisinage du ple Nord de la Lune et ralis aussi par +voie artificielle dans les expriences de M. Hirtz[16]. + +[Note 16: _Reproduction exprimentale de plissements lithosphriques_, +par M. HIRTZ (_Comptes rendus de l'Acadmie des Sciences_, t. CXLIII, p. +1167).] + +La pousse latrale continuant s'exercer dans le mme sens, l'un des +fragments en conflit, pouvant embrasser une srie de cases adjacentes, +se dnivelle, s'incline et surmonte l'obstacle. Nous obtenons ainsi une +large bande en saillie, doucement incline du ct d'o la pression est +venue, termine par une pente rapide du ct o la pression se dirige. +Cette structure monoclinale et dissymtrique est, comme il est facile de +s'en convaincre, celle de la plupart des massifs montagneux de la Lune, +mis en vidence par de fortes diffrences de niveau. + +La frange dbordante, soumise de violents efforts et place en +porte--faux, ne subsistera souvent qu' l'tat de blocs disjoints comme +ceux des Alpes et du Caucase. La partie recouverte, fortement +surcharge, s'enfonce dans le liquide o elle flottait, d'une quantit +gale ou suprieure sa propre paisseur. Elle offre donc un domaine +tout prpar pour l'invasion des panchements internes, et toutes les +chances seront pour qu'elle se transforme en mer. C'est au pied mme de +la bordure montagneuse que la dpression sera la plus forte, comme +l'indiquent, de nos jours encore, la prsence de taches obscures ou +d'ombres locales. + +[Illustration: Fig. 27[17]. Reproduction artificielle du type lunaire +arctique, par M. Hirtz. Dformations obtenues par le dgonflement d'une +sphre creuse lastique recouverte de paraffine.] + +[Note 17: Cette figure est extraite d'un travail de M. HIRTZ paru dans +les _Comptes rendus de l'Acadmie des Sciences_, t. CXLIII, p. 1167.] + +Au point o nous sommes parvenus, le relief lunaire peut tre considr +comme constitu dans ses grands traits, dj fort diffrents de ceux que +la Terre pouvait offrir dans la priode correspondante. L'attnuation de +la pesanteur, principalement responsable du contraste, intervient aussi +pour donner un tout autre caractre la priode volcanique qui va +suivre. C'est elle encore qui, en laissant s'chapper de la Lune l'eau +et l'atmosphre, y a clos par avance, en quelque sorte, ces mmorables +chapitres d'histoire dont la Gologie fait son objet principal et que +notre satellite semble destin ne jamais connatre. + +FIN. + + + + +TABLE DES MATIRES. + + +PREMIRE PARTIE. + +LA TERRE. + +Pages. + +CHAPITRE I.--La notion de la figure de la Terre, de Thals Newton 1 + +CHAPITRE II.--L'aplatissement du globe. Essais de thorie mathmatique +de la figure de la Terre 16 + +CHAPITRE III.--Rsultats gnraux des mesures godsiques. Variations +observes de la pesanteur la surface 28 + +CHAPITRE IV.--Les grands traits du relief terrestre et le dessin +gographique 38 + +CHAPITRE V.--L'histoire du relief terrestre; les principales thories +orogniques 48 + +CHAPITRE VI.--La structure interne d'aprs les donnes de la Mcanique +cleste et de la Physique 61 + +CHAPITRE VII.--La structure interne d'aprs les donnes de l'Astronomie +et de la Gologie 69 + +SECONDE PARTIE. + +LA LUNE. + +CHAPITRE VIII.--La configuration de la Lune tudie par les mthodes +graphiques et micromtriques. Les Cartes lunaires 81 + +CHAPITRE IX.--La gense du globe lunaire et les conditions physiques +sa surface 97 + +CHAPITRE X.--La figure de la Lune tudie sur les documents +photographiques. Les traits gnraux du relief 110 + +CHAPITRE XI.--Les cirques lunaires et les principales thories +slnologiques 121 + +CHAPITRE XII.--L'intervention du volcanisme dans la formation de +l'corce lunaire 133 + +CHAPITRE XIII.--Les formes polygonales sur la Lune 143 + +CHAPITRE XIV.--Tmoignage apport par la Lune dans le problme de +l'volution des plantes 161 + +FIN DE LA TABLE DES MATIRES. + + + + +Paris.--Imprimerie GAUTHIER-VILLARS, quai des Grands-Augustins, 55. + + + + +[Illustration: FIG. 28.--Les cirques Messier et Messier A. (Soleil +levant.) Agrandissement d'un clich obtenu l'Observatoire de Paris, le +19 mars 1907.] + +[Illustration: FIG. 29.--Messier et Messier A. (Soleil couchant.) +Agrandissement d'un clich obtenu l'Observatoire de Paris, le 26 +octobre 1904.] + +[Illustration: FIG. 30.--Rpartition des mers sur la Lune. Rduction +d'un clich obtenu l'Observatoire de Paris, le 30 septembre 1901.] + +[Illustration: FIG. 31.--Un cirque lunaire. (Thophile.) Agrandissement +d'un clich obtenu l'Observatoire de Paris, le 16 fvrier 1899.] + +[Illustration: FIG. 32.--La Mer des Crises. Agrandissement d'un clich +obtenu l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900.] + +[Illustration: FIG. 33.--La Mer du Nectar. Agrandissement d'un clich +obtenu l'Observatoire de Paris, le 16 fvrier 1899.] + +[Illustration: FIG. 34.--La Mer des Humeurs. Agrandissement d'un clich +obtenu a l'Observatoire de Paris, le 14 novembre 1899.] + +[Illustration: FIG. 35.--La Mer de la Tranquillit. Agrandissement d'un +clich obtenu l'Observatoire de Paris, le 16 fvrier 1899. On +remarquera sur cette preuve: au-dessus du centre la double fissure de +Sabine, suivant le contour de la mer; droite du centre, le cirque +Arago, accompagn de deux intumescences.] + +[Illustration: FIG. 36.--Les Apennins lunaires. Agrandissement d'un +clich obtenu l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.] + +[Illustration: FIG. 37.--Le Caucase et les Alpes lunaires. +Agrandissement d'un clich obtenu l'Observatoire de Paris, le 5 avril +1903.] + +[Illustration: FIG. 38.--Copernic. Agrandissement d'un clich obtenu +l'Observatoire de Paris, le 2 fvrier 1896.] + +[Illustration: FIG. 39.--Janssen. Agrandissement d'un clich obtenu +l'Observatoire de Paris, le 16 fvrier 1899.] + +[Illustration: FIG. 40.--Platon. Agrandissement d'un clich obtenu +l'Observatoire de Paris, le 25 octobre 1899.] + +[Illustration: FIG. 41.--Petavius. Agrandissement d'un clich obtenu +l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900. On remarquera la fissure +mdiane, la double enceinte et, la partie suprieure de l'preuve, un +plateau saillant en forme de losange.] + +[Illustration: FIG. 42.--Aurole sombre de Tycho. Agrandissement d'un +clich obtenu l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900. Comparer +avec la figure 33, o la mme aurole est visible en mme temps que +l'ensemble des tranes brillantes.] + +[Illustration: FIG. 43.--Sillons et encadrements rectilignes autour de +Herschel, Albategnius, Arzachel. Agrandissement d'un clich obtenu +l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.] + +[Illustration: FIG. 44.--Le Mur Droit et la rgion environnante. +Agrandissement d'un clich obtenu l'Observatoire de Paris, le 8 +fvrier 1900.] + +[Illustration: FIG. 45.--Sillon formant tangente commune intrieure aux +contours d'Almanon et d'Albufeda. Agrandissement d'un clich obtenu +l'Observatoire du Paris, le 17 fvrier 1899.] + +[Illustration: FIG. 46.--Plaines encadres de cordons saillants (type +arctique). Rgion de Mton, Euctemon. Agrandissement d'un clich obtenu + l'Observatoire de Paris, le 26 mars 1901.] + +[Illustration: FIG. 47.--Clavius, Heinsius, les digues de Tycho. +Agrandissement d'un clich obtenu l'Observatoire de Paris, le 23 +fvrier 1896.] + +[Illustration: FIG. 48.--Aristarque. Agrandissement d'un clich obtenu +l'Observatoire de Paris, le 4 septembre 1904. La rgion attenante, +limite par un paralllogramme, se distingue de la mer par une teinte +plus sombre.] + +[Illustration: FIG. 49.--Bloc montagneux entre Hippalus et Ramsden. +Agrandissement d'un clich obtenu l'Observatoire de Paris, le 3 +septembre 1904. Ce bloc, visible la partie suprieure de l'preuve, a +gard peu prs intacte son enceinte en losange.] + +[Illustration: FIG. 50.--Gassendi et la Mer des Humeurs. Agrandissement +d'un clich obtenu l'Observatoire de Paris, le 23 juillet 1897.] + +[Illustration: FIG. 51.--Posidonius. Agrandissement d'un clich obtenu +l'Observatoire de Paris, le 26 avril 1898.] + +[Illustration: Terres actuellement merges. Terres immerges une +profondeur infrieure 2000m. Position des artes du ttradre +terrestre d'aprs MM. Lowthian Green et de Lapparent. AD, BE, CF sont +les positions que l'on est conduit donner aux artes mridiennes, +quand on veut se conformer la symtrie polaire. A'D', B'E', C'F' sont +les positions de ces artes aprs torsion et rupture; ce trac rpond +mieux au relief actuel. Dans l'un et l'autre cas les artes, en +apparence parallles, convergent dans le voisinage du ple Sud. On a +figur, avec les simplifications exiges par l'chelle de la Carte, la +ligne des rivages aprs un abaissement fictif de 2000m dans le niveau +des mers. Cette ligne ne peut tre trace, faute de renseignements +suffisants, au nord de l'Amrique et de l'Asie.] + +[Illustration: Hypsomtrie gnrale du globe terrestre. Terres merges +dont l'altitude moyenne est infrieure 1000m. Plateaux et massifs dont +l'altitude moyenne dpasse 1000m. Fosses ocaniques o la profondeur +moyenne dpasse 5000m. Les points accompagns de chiffres correspondent +aux plus grandes profondeurs mesures.] + + + + + + + +End of the Project Gutenberg EBook of La terre et la lune, by P. Puiseux + +*** END OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK LA TERRE ET LA LUNE *** + +***** This file should be named 29397-8.txt or 29397-8.zip ***** +This and all associated files of various formats will be found in: + http://www.gutenberg.org/2/9/3/9/29397/ + +Produced by Marc Hens, Urania v.z.w. for providing the +paper copy, Rénald Lévesque and the Online Distributed +Proofreading Team at http://www.pgdp.net + + +Updated editions will replace the previous one--the old editions +will be renamed. + +Creating the works from public domain print editions means that no +one owns a United States copyright in these works, so the Foundation +(and you!) can copy and distribute it in the United States without +permission and without paying copyright royalties. Special rules, +set forth in the General Terms of Use part of this license, apply to +copying and distributing Project Gutenberg-tm electronic works to +protect the PROJECT GUTENBERG-tm concept and trademark. 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Puiseux + +This eBook is for the use of anyone anywhere at no cost and with +almost no restrictions whatsoever. You may copy it, give it away or +re-use it under the terms of the Project Gutenberg License included +with this eBook or online at www.gutenberg.org + + +Title: La terre et la lune + forme extérieure et structure interne + +Author: P. Puiseux + +Other: Ch. André + +Release Date: July 13, 2009 [EBook #29397] + +Language: French + +Character set encoding: UTF-8 + +*** START OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK LA TERRE ET LA LUNE *** + + + + +Produced by Marc Hens, Urania v.z.w. for providing the +paper copy, Rénald Lévesque and the Online Distributed +Proofreading Team at http://www.pgdp.net + + + + + + +</pre> + + + + +<br><br> + + + + + + +<h1>LA TERRE</h1> + +<h5>ET</h5> + +<h2>LA LUNE</h2> + +<h4>FORME EXTÉRIEURE ET STRUCTURE INTERNE</h4> +<br><br> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/002.png"></p> + +<br><br> + +<h3>ÉTUDES NOUVELLES SUR L'ASTRONOMIE</h3> + +<h4>Par Ch. ANDRÉ et P. PUISEUX.</h4> +<hr class="short"> +<br> + +<h1>LA TERRE</h1> + +<h5>ET</h5> + +<h2>LA LUNE</h2> + +<h3>FORME EXTÉRIEURE ET STRUCTURE INTERNE</h3> + +<h5>PAR</h5> + +<h3>P. PUISEUX</h3> + +<h5>Astronome à l'Observatoire de Paris.</h5> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/logo.png"></p> + +<br><br> + +<p class="mid">PARIS,<br> +GAUTHIER-VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE<br> +DU BUREAU DES LONGITUDES, DE L'ÉCOLE POLYTECHNIQUE,<br> +Quai des Grands-Augustins, 55.</p> + +<h5>1908</h5> + +<p class="mid"><span class="sml">Tous droits de traduction et de reproduction réservés.</span></p> +<br><br><br> + +<h1>LA TERRE</h1> + +<h5>ET</h5> + +<h3>LA LUNE</h3> + +<h4>FORME EXTÉRIEURE ET STRUCTURE INTERNE</h4> +<hr class="full"> +<a name="c1" id="c1"></a><br><br> + +<br><br> +<h2>PREMIÈRE PARTIE.</h2> + +<h4>LA TERRE.</h4> +<hr class="short"> +<br> +<h3>CHAPITRE I.</h3> + +<h4>LA NOTION DE LA FIGURE DE LA TERRE,<br> + +DE THALÈS A NEWTON.</h4> +<hr class="short"> + +<p>La Physique céleste a pris naissance le jour où l'on a vu dans les +astres autre chose que des points lumineux offerts en spectacle à nos +regards, où ils sont apparus comme méritant une étude spéciale au +point de vue de leur structure et de leur histoire. Cette étude ne pouvait +être que rudimentaire et conjecturale avec les moyens d'observation +dont les anciens disposaient. Une exception est à faire cependant. +On a vu naître de bonne heure cette notion que la Terre est un +astre, libre de se mouvoir dans l'espace, comme la Lune et le Soleil, +que ses dimensions ne sont pas inaccessibles à toute mesure, qu'elles +se réduiraient peut-être à bien peu de chose si nous pouvions quitter +cette surface où nous sommes attachés et nous transporter à travers +les espaces stellaires.</p> + +<p>Une fois cette idée mise en avant, il est clair qu'un champ très +vaste est ouvert aux observateurs. C'est au moyen d'études de détail +accumulées, synthétisées, que nous pouvons acquérir sur le globe +terrestre des idées d'ensemble, nous représenter sa forme exacte, +formuler des données positives sur sa structure et son histoire. +Toute conclusion applicable à la Terre dans sa totalité constitue un +progrès pour l'Astronomie, car elle peut s'étendre dans une certaine +mesure aux corps célestes et devenir ainsi une source de vérifications +et d'expériences. Ainsi la Terre nous aide à comprendre le monde. +Réciproquement les astres peuvent nous aider et nous aident en effet +à mieux connaître la Terre, car ils nous offrent du premier coup ces +aperçus généraux et intuitifs que nous n'obtenons sur notre globe +qu'au prix d'un labeur prolongé. Il est clair que les apparences lointaines, +considérées seules, sont plus sujettes à l'illusion; c'est donc +l'étude de la Terre qui doit logiquement précéder.</p> + +<p>Il ne semble pas qu'elle ait été abordée dans un esprit vraiment +impartial et scientifique chez aucun des peuples de l'Orient. L'observation +du Ciel a eu des adeptes en Chine, dans l'Inde, en Assyrie, en +Égypte, à des époques très reculées. Dans tous ces pays, le calendrier, +la prédiction des éclipses, les horoscopes avaient une destination utilitaire.</p> + +<p>C'est seulement chez les auteurs grecs que nous voyons les objets +célestes envisagés en eux-mêmes, et non plus seulement dans leurs +relations réelles ou supposées avec l'homme.</p> + +<p>Une remarque analogue, faite par Vivien de Saint-Martin au début +de son <i>Histoire de la Géographie</i>, l'amène à conclure à l'existence +d'aptitudes originelles propres à la race blanche. D'ailleurs ce que +nous savons de l'état social des peuples anciens montre que les cités +helléniques ont réalisé, pour la première fois peut-être, les conditions +favorables à la culture désintéressée des sciences.</p> + +<p>Les Grecs ont été un peuple navigateur. Ils ont de bonne heure +colonisé en Asie et en Sicile; ils ont senti l'utilité de demander des +points de repère au ciel pour s'orienter dans les traversées maritimes.</p> + +<p>La disparition progressive des montagnes lointaines, commençant +par la base, finissant par le sommet, ne leur a pas échappé. L'apparition +de nouvelles étoiles, corrélative d'un déplacement de quelques +degrés vers le Sud, a frappé leur attention. De plus la richesse acquise +par le commerce créait une classe d'hommes affranchis de la nécessité +du labeur quotidien, assurés du lendemain, libres de s'adonner aux +études abstraites.</p> + +<p>On s'explique ainsi qu'il se soit rencontré, 600 ans environ avant +l'ère chrétienne, un terrain propice à l'éclosion des idées de Thalès +de Milet. Les ouvrages de ce philosophe sont perdus et nous ne les +connaissons que par les extraits de Diogène de Laërce. Habitant +l'Ionie, il avait beaucoup voyagé; il était allé s'instruire auprès des +prêtres égyptiens, alors en grande réputation de savoir et contemplateurs +assidus des astres. Le premier, il paraît avoir enseigné avec +succès l'isolement et la sphéricité de la Terre. Il a reconnu la vraie +cause des éclipses dans l'interposition de la Lune entre la Terre et le +Soleil ou de la Terre entre le Soleil et la Lune. On nous dit même +qu'il avait déterminé la distance au pôle des principales étoiles de la +Petite Ourse, ce qui suppose la notion de l'axe du monde et la construction +d'un appareil propre à mesurer les angles. Le rapprochement +de mesures semblables, faites en des localités diverses, devait, +un jour ou l'autre, conduire à une valeur approchée des dimensions +du globe terrestre.</p> + +<p>Socrate, deux siècles après, jugeait encore l'entreprise bien audacieuse: +«Je suis convaincu, disait-il, que la Terre est immense et que +nous, qui habitons depuis le Phase jusqu'aux Colonnes d'Hercule, +nous n'en occupons qu'une très petite partie, comme les fourmis +autour d'un puits ou les grenouilles autour de la mer.»</p> + +<p>Les disciples de Socrate furent moins timides. Platon professa +expressément la doctrine des antipodes, dont Diogène de Laërce le +considère comme l'inventeur; c'est-à-dire qu'il admet que la Terre +possède une région diamétralement opposée à la nôtre, où la direction +de la verticale est renversée.</p> + +<p>Aristote est encore plus explicite. Il se range à l'opinion de Thalès, +qui regarde la Terre comme un globe immobile au centre du monde. +Il développe, en faveur de la sphéricité, l'argument de la silhouette +projetée sur le disque de la Lune pendant les éclipses. Il note l'abaissement +très sensible de l'étoile polaire sur l'horizon quand on marche +du Nord au Sud. Cela prouve non seulement que la Terre est ronde, +mais qu'elle n'est pas d'une grandeur démesurée. La surface terrestre +n'a pas, à proprement parler, de limites. Rien n'empêche que +ce soit la même mer qui baigne les Indes d'une part, les Colonnes +d'Hercule de l'autre. Notons au passage cette déclaration, qui a dû +être l'origine des audacieux projets de Colomb, et qui lui a permis, +en tout cas, de mettre son entreprise sous le patronage révéré du +philosophe stagyrite.</p> + +<p>Des mathématiciens, auxquels Aristote fait allusion sans les nommer, +attribuent à la Terre 400000 stades de tour. C'est presque deux +fois trop s'il s'agit du stade olympique. Aristote paraît, au contraire, +trouver cette évaluation bien faible. A ce compte, fait-il observer, on +ne pourrait même pas dire que la Terre soit grande par rapport aux +astres. Mais Aristote n'admet pas que la Terre soit un astre. Il écarte +comme peu sérieuse l'opinion des pythagoriciens d'Italie, qui mettaient +la Terre au nombre des astres et la faisaient mouvoir autour +de son centre, de manière à produire l'alternance des jours et +des nuits.</p> + +<p>Il n'y avait qu'une manière de trancher la question: c'était de +procéder à une mesure effective. Ce fut le principal titre de gloire +d'Ératosthène, astronome et chef d'école en grande réputation +à Alexandrie 200 ans avant notre ère. Il avait observé que, le jour +du solstice d'été, le Soleil arrive au zénith à Syène, dans la Haute-Egypte, +et que son image apparaît au fond d'un puits. Il mesure le +même jour la hauteur méridienne du Soleil à Alexandrie, qu'il considère +comme située sur le méridien de Syène. Le complément de cette +hauteur est la différence des latitudes. Connaissant la distance et +admettant la sphéricité de la Terre, il en déduit la circonférence du +globe par une simple proportion.</p> + +<p>Cette opération fut très admirée des anciens, au témoignage de +Pline, et le résultat était, en effet, satisfaisant pour l'époque. Le +chiffre donné, 250000 stades, aurait dû être remplacé par 246000 +d'après l'évaluation la plus probable du stade employé. Maintenant +comment Ératosthène savait-il qu'Alexandrie et Syène sont sur le +même méridien? Comment avait-il déterminé en stades la distance +des deux stations? Il est probable qu'il avait fait usage de plans +cadastraux dressés depuis longtemps pour les besoins de l'administration +et de l'agriculture et orientés par des observations gnomoniques. +L'intérêt que les Égyptiens attachaient à une orientation +exacte est d'ailleurs attesté par la construction des pyramides.</p> + +<p>La nécessité de combiner les observations de longitude avec les +mesures de latitude a été bien mise en lumière par Hipparque, le plus +grand astronome de l'antiquité, qui professait à Rhodes de 165 à 125 +avant notre ère. Il est l'auteur de la division du cercle en 360°, de la +définition des parallèles et des méridiens, d'un système de projection +plane encore employé. Le premier, il montra nettement qu'il faut +s'adresser au Ciel pour connaître la forme de la Terre. Il indique le +parti à tirer des éclipses pour la mesure des longitudes, et cette +méthode est demeurée, en effet, la seule capable de fournir des +résultats un peu exacts jusqu'à l'invention des lunettes. Il établit que +la valeur d'une carte est subordonnée à la détermination astronomique +des deux coordonnées (longitude et latitude) des principaux +points. Et, pour faciliter ces déterminations, il calcule des Tables +d'éclipses et de hauteurs du Soleil.</p> + +<p>Hipparque ne trouva malheureusement pas de successeurs capables +de réaliser le programme si judicieux qu'il avait tracé. Les conditions +d'exactitude d'une mesure astronomique furent complètement méconnues +par Posidonius, disciple d'Hipparque, qui entreprit de +recommencer la détermination d'Ératosthène. Les stations choisies +furent Alexandrie et Rhodes. La différence de latitude résultait de +cette remarque que l'étoile Canopus ne fait que paraître sur l'horizon +de Rhodes, au lieu qu'elle s'élève de 7°, 5 sur l'horizon d'Alexandrie. +C'était un tort déjà d'utiliser des observations faites à l'horizon plutôt +qu'au zénith. C'en était un autre de choisir deux stations séparées +par la mer et dont la distance linéaire ne pouvait être que grossièrement +évaluée. Enfin Rhodes est encore moins exactement que Syène sur +le méridien d'Alexandrie et l'on ne dit pas comment il a été tenu +compte de la différence de longitude. Malgré cela la détermination de +Posidonius, telle qu'elle nous est rapportée par Cléomède dans son +<i>Abrégé de la sphère</i>, donne encore un résultat meilleur que l'on +n'aurait été fondé à l'espérer: 240000 stades.</p> + +<p>Le géographe Strabon (20 ans après J.-C.) entreprit de corriger le +calcul de Cléomède en se fondant sur une autre évaluation, d'ailleurs +conjecturale, de la distance d'Alexandrie à Rhodes. Cette fois le +résultat fut beaucoup plus inexact, 180000 stades seulement. C'est +un exemple d'une de ces corrections malheureuses, dont l'histoire +des sciences offre plus d'un exemple. Mais il en est peu qui aient +trouvé un si long crédit. Bien des siècles devaient se passer avant +qu'elle ne fût rectifiée. Dès cette époque, du reste, bien avant les +invasions des barbares ou la révolution religieuse qui a transformé le +vieux monde, il est aisé de voir que la science grecque est en décadence. +Les préjugés vulgaires reprennent de l'empire, même sur les +hommes instruits. Posidonius trouve nécessaire de se transporter au +bord de l'océan Atlantique (qu'il appelle <i>mer extérieure</i>), pour s'assurer +si l'on n'entend pas le sifflement du Soleil plongeant dans la mer. +Strabon admet bien la sphéricité de la Terre, mais il croit que la zone +torride est inhabitable à cause de la chaleur excessive qui y règne. De +l'autre côté se trouve une autre zone habitée, mais toute communication +avec ces peuples lointains nous est interdite. Pline laisse voir +une préférence pour la doctrine des antipodes et l'isolement de la +Terre, mais il est préoccupé plus que de raison des objections populaires. +Si la Terre est isolée dans l'espace, se demande-t-il, pourquoi +ne tombe-t-elle pas? Sans doute parce qu'elle ne saurait pas où +tomber, étant à elle-même son propre centre.</p> + +<p>Ptolémée (140 ans après J.-C.) a passé longtemps, mais sans titre +bien établi, pour le représentant le plus distingué de l'Astronomie +ancienne. Son Ouvrage, publié à Alexandrie, porte le nom de <i>Construction +ou syntaxe mathématique</i>. Il est plus connu sous le nom +d'<i>Almageste</i>, que lui ont donné les traducteurs arabes. Nous signalerons +seulement dans son uvre ce qui a trait à la mesure de la Terre. +Il se propose de réaliser le plan de géographie mathématique ébauché +par Hipparque, de dresser la Carte du monde connu, en s'appuyant +sur toutes les déterminations de latitude et de longitude qu'il pourra +rassembler, et prenant pour méridien origine celui d'Alexandrie. +L'intention est louable, mais l'exécution très défectueuse. Ptolémée +manque complètement d'esprit critique dans le choix des matériaux +nombreux qu'il rassemble et commet de graves confusions dans les +unités de mesure.</p> + +<p>Des siècles se passeront avant que l'oeuvre de Ptolémée soit reprise. +Les guerres civiles, les invasions, les bouleversements politiques détournent +de plus en plus les esprits de la culture paisible de la Science. +L'éloquence qui donne le pouvoir, le mysticisme qui console des +cruelles réalités de la vie font délaisser les recherches physiques. Il +est curieux de noter, à cet égard, le langage des écrivains appelés +à exercer par la suite le plus d'influence sur les esprits. Ainsi Lactance, +dans ses <i>Institutions divines</i>, considère la notion des antipodes +comme une mauvaise plaisanterie des savants, qui exercent +volontiers leur esprit sur des thèses invraisemblables. Saint Augustin, +dans la <i>Cité de Dieu</i>, ne rejette pas absolument la sphéricité de la +Terre, mais il ajoute: «Quant à ce qu'on dit qu'il y a des antipodes, +c'est-à-dire des hommes dont les pieds sont opposés aux nôtres, et +qui habitent cette partie de la Terre où le Soleil se lève quand il se +couche pour nous, il n'en faut rien croire; aussi n'avance-t-on cela +sur le rapport d'aucune histoire, mais sur des conjectures et des raisonnements, +parce que, la Terre étant suspendue en l'air et ronde, +on s'imagine que la partie qui est sous nos pieds n'est pas sans habitants.</p> + +<p>»Mais on ne considère pas que, lors même qu'on démontrerait que +la Terre est ronde, il ne s'ensuivrait pas que la partie qui nous est +opposée n'est pas couverte d'eau. Et d'ailleurs, quand elle ne le serait +pas, quelle nécessité y aurait-il qu'elle fût habitée? D'une part, +l'Écriture dit que tous les hommes viennent d'Adam et elle ne peut +mentir; d'autre part, il y a trop d'absurdité à dire que les hommes +auraient traversé une si vaste étendue de mer pour aller peupler cette +autre partie du monde.»</p> + +<p>Les scrupules de saint Augustin étaient, nous le savons, mal fondés; +mais cette tendance à subordonner les sciences de la nature à +des considérations morales, à opposer des textes révérés, mais mal +compris, aux résultats des recherches physiques, va dominer à peu +près sans conteste pendant le moyen âge tout entier.</p> + +<p>Il y eut cependant une renaissance appréciable des études astronomiques +chez les Arabes sous l'influence des auteurs grecs. +Al-Mamoun, calife de Bagdad, de 813 à 832, s'intéressait vivement +aux choses du Ciel. On dit que, vainqueur de l'empereur de Constantinople, +il lui imposa, comme condition de la paix, la remise d'un +manuscrit de l'<i>Almageste</i>. Ce qui est certain, c'est qu'il fit traduire +Ptolémée et ordonna la mesure d'un arc de méridien. Il y eut deux +opérations distinctes quoique simultanées, l'une dans la plaine de +Sindjar en Mésopotamie, l'autre en Syrie. Voici comment la première +est rapportée par Aboulféda: «Les envoyés se divisèrent en +deux groupes; les uns s'avancèrent vers le Pôle Nord, les autres vers +le Sud, marchant dans la direction la plus droite qu'il fût possible, +jusqu'à ce que le Pôle Nord se fût élevé de 1° pour ceux qui marchaient +vers le Nord et abaissé de 1° pour ceux qui s'avançaient vers +le Sud. Alors ils revinrent au lieu d'où ils étaient partis, et, quand on +compara leurs observations, il se trouva que les uns avaient avancé +de 56 milles 1/3, les autres de 56 milles sans aucune fraction. On s'accorda +pour adopter la quantité la plus grande, celle de 56 milles 1/3.»</p> + +<p>D'après les conjectures les plus probables sur la valeur du mille +employé, ce résultat est plus loin de la vérité que celui d'Eratosthène. +Il ne semble pas qu'on se soit arrêté à la différence constatée, qui +aurait pu faire soupçonner que la Terre n'était pas exactement sphérique. +Les astronomes arabes n'ont pas persévéré dans la voie qui +s'offrait à eux. Ils se sont attachés à l'observation des éclipses, au calcul +des positions géographiques. Les catalogues d'Aboul Nasan +(XIIIe siècle), de Nasir-Ed-Dîn, d'Oulough-Beg, prince de Samarkand +au XVe siècle, marquent un progrès considérable sur les positions de Ptolémée.</p> + +<p>Ce mouvement ne fut suivi en Occident que d'assez loin, au fur et +à mesure de ce qu'exigeaient les progrès de la Navigation. Christophe +Colomb, persuadé de la rondeur de la Terre par ses voyages au long +cours et par la lecture des anciens, adoptait pour la circonférence +terrestre la fausse évaluation de Strabon, pour la différence de longitude +entre l'Europe et l'Inde une estimation plus fausse encore. Aussi +prévoyait-il que, pour rejoindre les Indes par l'Ouest, il aurait seulement +1100 lieues de mer à franchir. Heureuse erreur, car, s'il eût +mis en avant le vrai chiffre, qui est de 3000 au moins, il n'eût trouvé +personne pour tenter l'aventure avec lui. On sait quelle peine Colomb +eut à faire accepter ses vues par une assemblée composée des +hommes les plus éclairés de l'Espagne.</p> + +<p>Quoi qu'il en soit, l'éclatant succès de Colomb, et bientôt après le +retour des compagnons de Magellan, mirent la rondeur de la Terre +au-dessus de toute discussion, et il ne se trouva plus personne pour +opposer à la réalité des antipodes l'autorité de Lactance ou de saint +Augustin.</p> + +<p>Mais le fait qu'une confusion avait pu se produire entre les Indes +orientales et les Indes occidentales, si éloignées en longitude, montrait +la nécessité de reprendre le calcul du rayon terrestre. Une +tentative intéressante fut faite dans ce sens, en 1528, par le médecin +Fernel. Il mesura la différence des hauteurs du pôle sur +l'horizon de Paris et sur l'horizon d'Amiens. Pour évaluer la distance, +il avait simplement fixé un compteur à une roue de sa voiture. Le +résultat publié par lui est assez exact, mais ce moyen grossier ne +pouvait évidemment inspirer beaucoup de confiance.</p> + +<p>Le Hollandais Snellius posa en 1615 le véritable principe des +mesures géodésiques et en fit l'application dans la plaine de Leyde. +Il est expliqué dans son Ouvrage: <i>De la grandeur de la Terre</i>, +publié en 1617, avec le sous-titre: «L'Eratosthène batave». Snellius +est le premier qui ait eu recours à la triangulation. Aux deux +extrémités d'une base soigneusement mesurée en terrain plat, il +détermine les azimuts de deux signaux bien visibles, reconnaissables +à distance, et se prêtant l'un et l'autre à l'installation d'un instrument +propre à mesurer les angles. La distance qui sépare ces deux signaux +peut être calculée. On la prend comme base d'un nouveau triangle, +et ainsi de suite jusqu'à une station finale dont la latitude est, comme +celle du point de départ, déterminée par les méthodes astronomiques. +Dans un pays plat, tel que la Hollande, il est possible de conserver +aux triangles des dimensions modérées, de façon qu'ils puissent être +traités comme rectilignes. On garde aussi la faculté d'orienter la +chaîne des triangles sur le méridien, de façon qu'un même astre +passe simultanément au méridien des stations extrêmes.</p> + +<p>Il est facile aujourd'hui d'apercevoir des points faibles dans les +opérations de Snellius. La base effectivement mesurée est trop petite +(631 toises). Il y a des angles trop aigus dans les triangles et peut-être, +de l'aveu de l'auteur, des erreurs dans l'identification à distance +des points employés comme stations. La valeur annoncée pour le +degré de latitude (55100 toises) est notablement trop petite. Snellius +mourut sans avoir pu revoir ses calculs. Faits avec plus de soin, ils +auraient donné, d'après Muschenbroek, 57033 toises, chiffre assez +rapproché de la vérité.</p> + +<p>Une opération analogue, faite quelques années après par le P. +Riccioli en Italie, est, à tous les points de vue, défectueuse. La base +mesurée n'a que 1094 pas. Plusieurs angles sont fort aigus et sont +conclus par le calcul au lieu d'être observés. Aux résultats de la +triangulation, Riccioli propose à tort de substituer: soit la mesure de +la dépression de l'horizon en un lieu d'altitude connue, soit la mesure +des hauteurs apparentes mutuelles de deux points d'altitude connue.</p> + +<p>Ces deux méthodes sont sans valeur pratique à cause de la petitesse +des angles qui interviennent et de l'incertitude des réfractions +terrestres. Riccioli se flatte d'éliminer ces causes d'erreur en observant +vers le Midi, dans des lieux fort élevés, par des jours sereins. +C'est une dangereuse illusion. Le chiffre donné (62250 toises au +degré) s'écarte plus de la vérité, en sens contraire, que celui de +Snellius.</p> + +<p>La première triangulation vraiment entourée de garanties est celle +de Picard en 1671. La base, mesurée près de Juvisy, avec des règles +de bois alignées au cordeau, a 5663 toises. L'arc total s'étend de +Malvoisine, au sud de Paris, à Sourdon, près d'Amiens. Les distances +zénithales méridiennes, mesurées avec un quadrant, sont différentielles, +c'est-à-dire indépendantes de l'erreur d'index, de la déclinaison +de l'étoile et, dans une grande mesure, de l'erreur d'excentricité. +Le parallélisme de la lunette au plan du limbe est soigneusement +vérifié par une méthode dont Picard est l'inventeur. La méridienne +est tracée par l'observation des hauteurs égales d'un même astre; elle +est contrôlée par des observations de digressions de la Polaire, +d'éclipses de satellites de Jupiter ou d'éclipses de Lune. Il y a, en +somme, fort peu à reprendre dans les observations de Picard, et les +défauts qu'on y relève ne lui sont guère imputables. La construction +des instruments est évidemment plus grossière que celle des +théodolites modernes. Les signaux naturels, arbres ou clochers, sont +utilisés par économie. Il est ordinairement impossible de placer +l'instrument au point même que l'on a visé. D'où la nécessité de +réductions au centre, toujours pénibles et incertaines.</p> + +<p>L'opération de Picard avait été entreprise sous les auspices de +l'Académie des Sciences récemment fondée. En même temps des +missions scientifiques étaient envoyées au Sénégal, à la Guyane, aux +Antilles. Dans les instructions remises aux observateurs, il leur était +recommandé de s'assurer si l'intensité de la pesanteur ne variait pas +d'un lieu à l'autre. Richer, qui observait à Cayenne, annonça en 1672 +que le pendule à secondes, emporté de Paris, devait être raccourci +pour osciller dans le même temps à Cayenne. En d'autres termes, +l'intensité de la pesanteur diminue quand on se rapproche de l'équateur.</p> + +<p>Personne assurément ne songe à placer Picard et Richer, observateurs +judicieux et exacts, sur le même rang que Newton. Il doit +nous être permis cependant de constater avec quelque fierté que les +Communications de nos compatriotes, faites en 1671 et 1672 à l'Académie +des Sciences de Paris, ont exercé une influence décisive sur +l'éclosion des idées contenues dans le livre immortel des <i>Principes +de la Philosophie naturelle</i>.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/015.png"></p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/016.png"></p> + +<p>Vers 1660, paraît-il, Newton avait conçu la pensée que la même +force qui dévie les projectiles de la ligne droite retient aussi la Lune +dans son orbite. Il avait tenté de faire une comparaison numérique +en admettant que cette force, dirigée vers le centre de la Terre, varie +en raison inverse du carré de la distance, mais il était parti d'une +valeur très inexacte du rayon terrestre. Les résultats étaient discordants. +Newton renonça à suivre les conséquences de cette idée. Il +reprit son calcul quand il connut le résultat de Picard: cette fois, la +concordance était parfaite. Newton en fut si ému qu'il ne put vérifier +lui-même son travail et dut recourir à l'obligeance d'un ami.</p> + +<p>De même, quand il connut le résultat de Richer, Newton fut amené +à penser, avant toute mesure, que la Terre ne devait pas être sphérique, +mais aplatie vers les pôles. S'il en est ainsi, les points de l'équateur +seront plus loin du centre, et par suite moins attirés que les pôles.</p> + +<p>Il est vrai que, même si l'on suppose la Terre sphérique, la pesanteur +doit subir une diminution appréciable à l'équateur du fait de la +rotation. Cette diminution, Newton est en mesure de l'évaluer par le +même raisonnement qui l'a conduit à la découverte de l'attraction +universelle. Il traite le mouvement diurne comme un mouvement +absolu et applique les principes de Galilée: indépendance de l'effet +d'une force par rapport au mouvement du point d'application, proportionnalité +des forces aux chemins parcourus dans un même temps. +Soient R le rayon équatorial, ω l'angle, en unité trigonométrique, +dont tourne la Terre en une seconde. Un corps qui demeure en +repos relatif à l'équateur se rapproche du centre à partir de la trajectoire +rectiligne qui résulterait de sa vitesse acquise. Cette déviation, +en 1 seconde, a pour valeur approchée Rω²/2.</p> + +<p>Le même corps, libre d'obéir à l'attraction terrestre, tomberait +vers le centre, en 1 seconde, d'une quantité que l'on représente +par g/2, et que fait connaître l'observation du pendule. La fraction de +la pesanteur qui s'emploie à maintenir le corps à la surface, sans le +presser, est donc φ = Rω²/2: g/2 = Rω²/g. +Les mesures de Picard et de +Richer donnent pour la valeur de ce rapport φ = 1/289.</p> + +<p>Cette diminution apparente de la pesanteur a son maximum à +l'équateur et s'évanouit progressivement quand on se rapproche du +pôle. Mais, du moment que la pesanteur apparente à la surface est +variable, il n'y a plus de probabilité pour que cette surface soit exactement +sphérique, et il faut qu'elle s'aplatisse pour satisfaire aux +conditions d'équilibre d'une masse fluide homogène.</p> + +<p>On peut tenter de vérifier la plus apparente au moins de ces conditions +en prenant comme figure extérieure un ellipsoïde de révolution. +Soient CA un rayon équatorial, CB le rayon polaire. Newton +prend arbitrairement CB/CA = 100/101. L'aplatissement ε est, par définition, +1/101. Le rapport des attractions du corps entier sur les points A +et B est 500/501. Deux canaux liquides rectilignes, dirigés suivant CA +et CB, exerceront sur le centre des pressions qui seront dans le rapport +101/100 x 500/501 = 505/501. Il est nécessaire pour l'équilibre que la force +centrifuge rétablisse l'égalité, en réduisant les attractions exercées +dans le plan de l'équateur dans la proportion de 4/505 ou (4/5)ε. Réciproquement, +on peut poser ε = (5/4)φ, et cette relation doit subsister tant +que l'aplatissement reste faible. Or, l'expérience a donné φ = 1/289. +On en déduit ε = 1/230. Cette méthode de calcul s'étend aux autres +planètes pourvu qu'on les suppose homogènes, qu'elles aient des +satellites et des diamètres apparents mesurables.</p> + +<p>Dans les deux premières éditions du Livre des <i>Principes</i>, Newton +dit que l'hypothèse d'une densité croissante vers le centre donnerait +un aplatissement plus fort. C'est une erreur corrigée dans la troisième +édition.</p> + +<p>Newton ne possède pas les formules d'attraction, aujourd'hui courantes, +des ellipsoïdes homogènes. Il y supplée par des tâtonnements +et des artifices géométriques. Il arrive ainsi à reconnaître que, de +l'équateur au pôle, l'accroissement de la pesanteur apparente est proportionnel +au carré du sinus de la latitude. Laplace dit que ce résultat +est donné sans démonstration. En réalité la preuve est ébauchée, +et les développements que Newton fonde sur cette loi montrent qu'il +l'envisageait autrement que comme une simple conjecture.</p> + +<p>On parvient ainsi à représenter assez bien les observations pendulaires +des savants français, faites à Paris, Gorée et Cayenne. Il semble +cependant que la décroissance de la pesanteur vers l'équateur soit +plus prononcée que la formule ne l'indique. Cet écart fait présumer +ou une densité croissante vers le centre, ou un aplatissement plus +fort. Nous savons aujourd'hui que c'est la première hypothèse qui +est la vraie. Notons encore au passage cette opinion hardie que l'aplatissement +pourra être mieux déterminé par les observations du pendule +que par les mesures d'arc de méridien.</p> + +<p>Pour apprécier le très haut mérite de l'oeuvre de Newton, il faut, +par un coup d'oeil jeté sur la littérature scientifique du temps, se +rendre compte combien le champ parcouru par lui était alors inexploré; +combien les idées qu'il a défendues ont eu de peine à s'imposer aux +plus distingués de ses contemporains, comme Huygens ou Bernoulli. +Entre ces fertiles et brillants esprits, Newton apparaît comme le +moins asservi à ses propres conceptions, comme le plus prompt à se +soumettre à la décision des faits. Il ne s'est pas perdu en doutes stériles +sur la réalité des forces, en discussions métaphysiques sur le +caractère relatif de tout mouvement observé. Il a été de l'avant sur +des hypothèses qu'il savait inexactes, mais qui renfermaient un appel +implicite à l'expérience. C'est en interrogeant la nature avec une +docilité constante que Newton a obtenu la plus riche moisson qu'il +ait jamais été donné à un homme de science de recueillir.</p> +<hr class="short"> +<a name="c2" id="c2"></a><br><br> +<br><br> + + +<h3>CHAPITRE II.</h3> + +<h4>L'APLATISSEMENT DU GLOBE.<br> + +ESSAIS DE THÉORIE MATHÉMATIQUE DE LA FIGURE DE LA TERRE.</h4> +<hr class="short"> + +<p>Trois ans après l'apparition du Livre des <i>Principes</i>, Christian +Huygens publiait, à Leyde, son <i>Traité de la lumière, avec un discours +sur la cause de la pesanteur</i>. La première Partie de l'Ouvrage +est mémorable comme posant les bases de la théorie ondulatoire de +la lumière. Les idées de Huygens sur la cause de la pesanteur se +rattachent à la théorie des tourbillons de Descartes et offrent aujourd'hui +pour nous moins d'intérêt. Pour le savant hollandais, la gravité +reste une puissance occulte inhérente au centre du globe. Cela +revient à supposer toute la masse de la Terre réunie en un seul point. +Même dans cette hypothèse erronée, l'aplatissement apparaît comme +une conséquence de la fluidité primitive. Huygens formule ce principe +fécond: «La surface des mers est, en chacun de ses points, +normale à la direction de la pesanteur», et il en déduit pour l'aplatissement +du globe le chiffre 1/578, pas même la moitié de ce que Newton +avait trouvé dans l'hypothèse d'un globe homogène, soumis dans +toutes ses parties à l'attraction universelle.</p> + +<p>La réalité de l'aplatissement était mise en doute aussi bien que sa +valeur. Thomas Burnet, théologien anglais, lui opposait des raisons +qui nous semblent aujourd'hui n'avoir rien de scientifique. Eisenschmidt, +mathématicien allemand, formulait une objection d'un caractère +plus grave. Réunissant les mesures connues du degré terrestre, +il trouvait que leur valeur linéaire va en croissant vers l'équateur, et +il en déduisait, correctement du reste, que la Terre est allongée vers +les pôles<a id="footnotetag1" name="footnotetag1"></a> +<a href="#footnote1"><sup class="sml">1</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote1" +name="footnote1"><b>Note 1: </b></a><a href="#footnotetag1"> +(retour) </a> <span class="sc">Eisenschmidt</span>, <i>Dissertation de la figure de la Terre</i>. Strasbourg, 1691.</blockquote> + +<p>Cassini, adoptant cette conclusion, entreprit de la vérifier. Il aurait +fallu, pour le faire d'une façon probante, mesurer deux arcs de méridien +séparés en latitude par un grand espace. On pensa qu'il suffirait +de relier par une chaîne de triangles Dunkerque à Perpignan, et +que la comparaison des degrés au nord et au sud de Paris trancherait +la question. Cette opération importante est décrite dans l'Ouvrage +intitulé: <i>De la grandeur et de la figure de la Terre</i>, Paris, 1720. +Le degré moyen fut trouvé égal à 56960 toises au Nord, à 57097 toises +au Sud, ce qui donne raison à Eisenschmidt contre Newton et indique +un allongement de 1/95. Mais il est reconnu aujourd'hui que de graves +erreurs s'étaient glissées dans la mesure de l'arc du Sud et que le +chiffre final repose sur une base des plus fragiles.</p> + +<p>Considérant ce résultat comme établi, Mairan entreprit de le justifier +théoriquement<a id="footnotetag2" name="footnotetag2"></a> +<a href="#footnote2"><sup class="sml">2</sup></a>. Il déploie beaucoup d'ingéniosité pour mettre +en doute la fluidité primitive de la Terre. Ne peut-elle pas, dit-il, +avoir été primitivement allongée? Alors la force centrifuge n'aurait +fait que diminuer l'allongement sans le détruire. Reste à concilier la +forme oblongue avec l'augmentation constatée de la pesanteur vers le +pôle. Mairan forge dans ce but une loi compliquée, faisant varier la +pesanteur en raison inverse du produit des rayons de courbure principaux +en chaque point de la surface.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote2" +name="footnote2"><b>Note 2: </b></a><a href="#footnotetag2"> +(retour) </a> <span class="sc">Mairan</span>, <i>Recherches géométriques sur la diminution des degrés en allant +de l'équateur vers les pôles</i>. Paris, 1720.</blockquote> + +<p>Newton accordait, avec raison, peu de crédit aux chiffres de Cassini, +comme aux raisonnements de Mairan. Dans la troisième édition +de son Ouvrage, parue l'année qui précéda sa mort (1726), il maintient +la position qu'il avait prise concernant la figure de la Terre. +Mais, sous l'influence d'un amour-propre national mal placé, l'opinion +publique en France se prononçait fortement pour Cassini. Celui-ci, +d'ailleurs, annonçait de nouvelles vérifications. La mesure d'un arc +de parallèle par Brest, Paris et Strasbourg, exécutée en collaboration +avec Maraldi, de 1730 à 1734, lui semblait décisive. «Ces observations, +disait le commissaire de l'Académie, se sont trouvées +si favorables au sphéroïde allongé que M. Cassini a eu la modération +de ne pas vouloir en tirer tout l'avantage qu'il eût pu à la +rigueur et de s'en retrancher une partie.» En réalité, la démonstration +est plus faible encore que celle qui se fonde sur l'arc de +méridien.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/022.png"></p> + +<p>Jean Bernoulli, qui s'était déjà trouvé en conflit avec Newton dans +une controverse célèbre, concourait en 1734 pour un prix de l'Académie +des Sciences de Paris. Pour cette double raison, il devait incliner +vers l'opinion qui dominait en France. Aussi le voyons-nous +s'écrier pour conclure: «Après cette heureuse conformité de notre +théorie avec les observations célestes, peut-on plus longtemps refuser +à la Terre la figure du sphéroïde oblong, fondée d'ailleurs sur la discussion +des degrés de la méridienne, entreprise et exécutée par le +même M. Cassini avec une exactitude inconcevable?»<a id="footnotetag3" name="footnotetag3"></a> +<a href="#footnote3"><sup class="sml">3</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote3" +name="footnote3"><b>Note 3: </b></a><a href="#footnotetag3"> +(retour) </a> <span class="sc">Todhunter</span>, <i>A history of the mathematical theories of attraction and the +figure of the earth</i>, 1873.</blockquote> + +<p>A cela un disciple de Newton, Désaguliers, répondait qu'aucune +loi d'attraction, aucune distribution de densité à l'intérieur ne pouvait +se concilier avec l'ellipsoïde allongé. C'était aller trop loin. Clairaut +montra depuis qu'avec un noyau solide d'une forme convenable +l'ellipsoïde allongé pourrait être figure d'équilibre. D'autre part, +l'Anglais Childrey estimait que la Terre devait être allongée parce +qu'il tombe annuellement sur les pôles plus de neige que le Soleil +n'en peut fondre. C'était méconnaître l'influence de la marche des +glaciers et de la dérive des banquises.</p> + +<p>La thèse de Newton trouvait d'ailleurs des partisans distingués, +même en France. En 1720, un écrit anonyme parut sous le titre: +<i>Examen désintéressé des diverses opinions concernant la figure +de la Terre</i>. Sous couleur de rapporter impartialement les arguments +pour et contre, il faisait bonne justice des prétentions de Cassini +à une exactitude supérieure. L'auteur dissimulé de l'Ouvrage +était Maupertuis, académicien et homme du monde, bien reçu chez +les grands et en rivalité avec Cassini. En 1732, il publia, sous son +nom cette fois, un <i>Discours des différentes figures des astres</i>. Il y +commente et justifie avec intelligence les résultats de Newton. Il +montre comment la mesure de deux arcs de méridien éloignés est +nécessaire pour déduire des valeurs un peu sûres des demi-axes de +l'ellipse.</p> + +<p>Sous l'impression produite par le Livre de Maupertuis, l'Académie +des Sciences résolut de procéder à une expérience décisive. Deux +expéditions furent organisées. L'une devait se rendre au Pérou, +l'autre en Laponie. En vue de la mesure des bases, on commanda au +même artiste, Langlois, deux règles de fer aussi égales que possible, +connues depuis sous les noms de <i>toise du Pérou et de toise du Nord</i>.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/024.png"></p> + +<p>Maupertuis, désigné comme chef de l'expédition de Laponie, se +mit en route en avril 1736. Il emmenait avec lui Clairaut, Camus, +Lemonnier fils, l'abbé Outhier; Celsius, professeur d'Astronomie à +Upsal, se joignit à eux. Deux relations nous sont parvenues, écrites, +l'une par Maupertuis, l'autre par l'abbé Outhier. Elles se complètent +utilement sur plus d'un point. Les triangulations et les visées astronomiques, +contrariées par les marécages, les moustiques, la brume +autour des sommets, la rigueur du climat, furent cependant menées +à bien dans l'été et l'automne de 1736. On mesura une base de +7406 toises sur la glace d'un fleuve et l'on s'installa pour le reste de +l'hiver dans le village de Tornea, enseveli sous la neige. Les calculs, +mis au net, donnaient 57 422 toises au degré. La comparaison avec +l'arc français portait l'aplatissement à 1/178, chiffre supérieur à celui +que Newton avait prévu. En tout cas, aucun doute ne pouvait subsister +sur sa réalité. «On tint la chose secrète, dit Maupertuis, tant +pour se donner le loisir de la réflexion sur une chose peu attendue +que pour avoir le plaisir d'en apporter à Paris la première nouvelle.»</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/025.png"></p> + +<p>Le départ eut lieu en juin 1737. Au moment de l'embarquement, +un accident survint. Les instruments tombèrent à la mer et ne purent +être repêchés que déjà endommagés par la rouille. On doit reconnaître +aussi que toutes les vérifications désirables n'avaient pas été +faites et leur omission donna lieu, de la part des amis de Cassini, à +quelques critiques justifiées.</p> + +<p>La mission du Pérou comprenait Godin, Bouguer, La Condamine, +plusieurs auxiliaires. Elle s'adjoignit ultérieurement deux officiers +espagnols, George Juan et Antonio de Ulloa. Godin, le plus ancien +académicien, était le chef nominal.</p> + +<p>Le départ eut lieu à La Rochelle, le 16 mai 1735, près d'un an +avant celui des académiciens du Nord. Mais l'expédition devait durer +bien davantage et les résultats ne furent élucidés que longtemps +après. On n'avait pas encore mesuré un degré de latitude sur trois +quand les nouvelles d'Europe apprirent le retour et le succès des +académiciens du Nord, partis les derniers.</p> + +<p>Ce retard tenait à bien des causes et n'avait pas été sans quelque +profit pour la Science. On avait fait escale à la Martinique, à Saint-Domingue; +on avait entrepris des recherches sur la réfraction, sur le +pendule. C'est à Saint-Domingue que Bouguer imagina et fit réaliser +le pendule invariable. On arriva à Quito le 13 juin 1736; mais à partir +de ce moment des difficultés sans nombre surgirent, occasionnées +par le climat inconstant du pays, son caractère montueux, l'impossibilité +d'obtenir un concours efficace des autorités espagnoles et des +indigènes et aussi, on doit le dire, par le défaut d'entente des observateurs. +Chacun d'eux s'appliquait à garder le plus possible le secret +de ses chiffres et à dissimuler dans ses opérations ce qui pouvait +donner prise à la critique. Il fut fait, en réalité, deux triangulations +distinctes et trois relations furent publiées, dues respectivement à +Bouguer, à La Condamine et aux officiers espagnols. Nous devons à +cette circonstance de connaître divers détails qu'un rapport fait en +commun eût laissés dans l'ombre et qui sont utiles pour apprécier +l'exactitude du résultat final. Cette critique a été faite d'une manière +pénétrante par Delambre dans un travail demeuré longtemps inédit +et que M. Bigourdan a eu le mérite de mettre en lumière<a id="footnotetag4" name="footnotetag4"></a> +<a href="#footnote4"><sup class="sml">4</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote4" +name="footnote4"><b>Note 4: </b></a><a href="#footnotetag4"> +(retour) </a> <span class="sc">G. Bigourdan</span>, <i>Sur diverses mesures d'arc de méridien, faites dans la première +moitié du XVIIIe siècle</i> (<i>Bulletin astronomique</i>, t. XVIII, p. 320).</blockquote> + +<p>Bouguer et La Condamine s'étaient promis de ne point faire connaître +au public les déterminations astronomiques exécutées en premier +lieu, reconnues plus tard défectueuses, et qu'il avait été nécessaire +de recommencer. Mais La Condamine, écrivain facile, causeur brillant +et intarissable, était l'homme du monde le moins propre à tenir strictement +un engagement de ce genre. Les trois académiciens, rentrés +en France en 1744, 1745 et 1751, mirent le public au courant de +leurs aventures et de leurs travaux. Bouguer publia en 1752 une +<i>Justification des Mémoires de l'Académie</i>, pour se plaindre des +indiscrétions de son collègue. Une vive polémique s'ouvrit et ne se +termina que par la mort d'un des adversaires.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/027.png"></p> + +<p>Ces querelles personnelles ont perdu de leur intérêt aujourd'hui, +et ne doivent pas nous empêcher d'accorder, aux uns comme aux +autres, le tribut d'éloges qui leur est dû. Les missionnaires du Pérou, +pas plus que ceux de Laponie, n'ont dit le dernier mot sur la question +ardue de la forme de la Terre. Ils ont, au prix d'efforts et de travaux +méritoires, mis hors de doute la réalité de l'aplatissement. Pour la valeur +du degré de latitude à l'équateur, Bouguer donne 56 736 toises, La +Condamine 56 714 toises, les officiers espagnols trouvent 56 768 toises. +Adoptons le premier résultat, qui tient le milieu entre les deux autres. +Combiné avec le degré du Nord, il donne l'aplatissement 1/223, plus +fort que celui de Newton. La correction aurait dû, nous ne pouvons +en douter aujourd'hui, être faite en sens contraire. On arrive au chiffre +plus vraisemblable 1/324 si l'on substitue aux données de Maupertuis +celles d'une mission suédoise qui opéra sur le même terrain de 1801 +à 1803 sous la direction de Svanberg. L'arc du Pérou fait aussi l'objet +d'une revision qui s'exécute en ce moment par les soins du gouvernement +français. Tant que les résultats n'en seront pas publiés, les +travaux des académiciens du XVIIIe siècle resteront un élément essentiel +dans notre connaissance des dimensions du globe terrestre. Il faut +en dire autant d'un arc de méridien mesuré vers la même époque par +Lacaille dans le voisinage du cap de Bonne-Espérance, repris au +siècle suivant par Maclear et Airy, et que l'intervention du gouvernement +anglais promet d'étendre bientôt à travers l'Afrique australe +tout entière.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/028.png"></p> + +<p>D'importantes recherches théoriques s'accomplissaient, vers la +même époque, dans la voie ouverte par Newton. Mac Laurin, dans +son <i>Traité des fluxions</i>, publié en 1742, résolut le problème de l'attraction +d'un ellipsoïde homogène de révolution sur un point intérieur +quelconque. Il démontra que l'ellipsoïde aplati est une figure d'équilibre +pour une masse fluide homogène tournant autour du petit axe +avec une vitesse convenable.</p> + +<p>Les <i>Mathematical dissertations</i> de Thomas Simpson, parues +en 1743, établissent l'existence d'une vitesse angulaire limite, au delà +de laquelle l'équilibre relatif est impossible. Elles montrent que deux +ellipsoïdes différents peuvent répondre à une même vitesse angulaire.</p> + +<p>Tant que les recherches mathématiques n'avaient pour objet que +des corps homogènes, on pouvait douter qu'elles fussent susceptibles +d'une application utile aux planètes. Clairaut fut le premier à s'engager +avec succès dans la voie difficile de l'attraction d'un ellipsoïde +hétérogène. Sa <i>Théorie de la figure de la Terre</i> (1743), où se déploie +un talent analytique de premier ordre, demeure sur bien des points +un modèle qui n'a guère été dépassé. Clairaut suppose que les surfaces +d'égale densité sont, aussi bien que la surface extérieure, des +ellipsoïdes de révolution autour d'un même axe, mais il laisse arbitraire +la loi de variation de densité, aussi bien que la loi de variation d'ellipticité +d'une couche à l'autre. Il admet seulement (ce qui est d'ailleurs +fort vraisemblable) que, d'une couche à l'autre, la densité augmente +toujours quand on se rapproche du centre.</p> + +<p>Partant de ces hypothèses, Clairaut démontre tout une série de lois +remarquables. Appelons:</p> + +<p>a, b les demi-axes d'une couche quelconque, ρ la densité correspondante;</p> + +<p>e l'ellipticité (b-a)/a de cette même couche;</p> + +<p>e<sub>1</sub> l'ellipticité de la surface externe;</p> + +<p>φ le rapport de la force centrifuge à la pesanteur équatoriale sur la +surface externe;</p> + +<p>g<sub>e</sub> la pesanteur à l'équateur;</p> + +<p>g la pesanteur à la latitude Ψ. On trouve alors:</p> + +<p><i>Première loi.</i>--Les ellipticités vont toujours en croissant de la +surface au centre.</p> + +<p><i>Deuxième loi.</i>--Le rapport e/a³ prend des valeurs croissantes de +la surface au centre.</p> + +<p><i>Troisième loi.</i>--Si l'on pose n = (5/2)φ - e<sub>1</sub>, on peut écrire approximativement</p> + +<p>g = g<sub>e</sub>(1 + n sin² Ψ).</p> + +<p><i>Quatrième loi.</i>--L'ellipticité <i>e<sub>1</sub></i> de la surface externe est toujours +comprise entre φ/2 et 5φ/4.</p> + +<p><i>Cinquième loi.</i>--Si l'on regarde <i>e</i> et ρ comme des fonctions inconnues +de <i>a</i>, on peut écrire une équation différentielle qui relie ces +deux fonctions, et qui devient intégrable si l'on adopte pour ρ certaines +formes simples en fonction de <i>a</i><a id="footnotetag5" name="footnotetag5"></a> +<a href="#footnote5"><sup class="sml">5</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote5" +name="footnote5"><b>Note 5: </b></a><a href="#footnotetag5"> +(retour) </a> Nous renverrons, pour la démonstration de ces propriétés, au <i>Traité de Mécanique +céleste</i> de Tisserand, t. II.</blockquote> + +<p>Les trois dernières lois sont précieuses en ce qu'elles ont lieu pour +toute distribution des matériaux à l'intérieur, sous la réserve que cette +distribution rentre dans les hypothèses, d'ailleurs passablement larges +et souples, de Clairaut. Il n'est pas toutefois démontré, ni même probable +que la constitution du globe terrestre s'y conforme rigoureusement. +Une infraction à ces lois, établie par l'expérience, ne serait +donc pas un paradoxe mathématique.</p> + +<p>Ces mêmes lois sont approximatives, et s'obtiennent en négligeant +la seconde puissance de l'ellipticité. On peut se permettre cette simplification +pour la Terre et pour la Lune. Il est plus difficile de s'en +contenter pour Jupiter ou Saturne. Dans un Mémoire inséré aux +<i>Annales de l'Observatoire de Paris</i>, t. XIX, Callandreau a montré +comment les énoncés des lois de Clairaut devraient être complétés +pour ces deux planètes.</p> + +<p>La troisième loi confirme et précise l'énoncé de Newton, concernant +la variation de la pesanteur à la surface. Elle montre comment +la forme du globe pourrait être connue exactement par les seules mesures +du pendule, s'il ne fallait pas compter avec les anomalies locales.</p> + +<p>La limite inférieure de l'ellipticité, donnée par la quatrième loi, +correspond à l'aplatissement de Huygens et à la concentration de +toute la masse en un seul point. La limite supérieure conduit à l'aplatissement +de Newton et à l'homogénéité de toute la masse.</p> + +<p>Cette quatrième loi se vérifie pour la Terre, Jupiter et Saturne, +c'est-à-dire pour les astres où la durée de rotation et l'ellipticité sont +l'une et l'autre mesurables. En ce qui concerne le Soleil, Mercure, +Vénus, la Lune et Mars, les deux limites de Clairaut font seulement +prévoir une ellipticité insensible, ce qui est encore conforme à l'observation. +Il n'y a pas là, évidemment, une démonstration précise, +mais une présomption sérieuse pour considérer la théorie de Clairaut +comme exacte dans ses grandes lignes.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/031.png"></p> +<hr class="short"> +<a name="c3" id="c3"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE III.</h3> + +<h4>RÉSULTATS GÉNÉRAUX DES MESURES GÉODÉSIQUES.<br> +VARIATIONS OBSERVÉES DE LA PESANTEUR A LA SURFACE.</h4> +<hr class="short"> + +<p>En décidant l'adoption d'une unité de longueur fondée sur les dimensions +du globe terrestre, la Convention nationale donna une impulsion +puissante et durable aux études géodésiques. De cette époque +datent les perfectionnements apportés par Gambey dans la division +des cercles, par Borda dans l'emploi du théodolite et la mesure des +bases par les règles bimétalliques. La méthode des moindres carrés, +la théorie de la compensation des mesures surabondantes allaient +bientôt aussi entrer dans la pratique à la suite des mémorables travaux +de Gauss et de Bessel.</p> + +<p>Des nécessités pratiques aisées à comprendre avaient fait reposer +la valeur du mètre sur les mesures de Delambre et de Méchain, mesures +un peu hâtives et n'embrassant pas encore toute l'étendue désirable +en latitude. Mais, quand l'exemple donné par la France eut été +suivi dans les pays étrangers avec un succès croissant, quand des +chaînes de triangles eurent été tracées à travers les vastes plaines de +la Russie et de l'Inde, il devint clair que la complexité du problème +dépassait ce que l'on avait d'abord présumé.</p> + +<p>Les méthodes de calcul fondées sur la comparaison de deux arcs +seulement supposent en effet:</p> + +<p>1º Que sur un même méridien l'arc d'un degré croît régulièrement +de l'équateur au pôle;</p> + +<p>2º Que sur deux méridiens différents les arcs d'un degré, pris à +la même latitude, ont même longueur;</p> + +<p>3º Que cette longueur est la même, à latitude égale, dans l'hémisphère +boréal et dans l'hémisphère austral.</p> + +<p>Or ces propriétés n'appartiennent qu'à une catégorie restreinte de +surfaces. Elles ne peuvent être réalisées exactement pour la figure +apparente de la Terre, hérissée d'inégalités et sujette à mille changements +avec le temps. Le point de départ de la géodésie consiste à définir +une surface idéale, assez simple pour se prêter au calcul, assez voisine +de la surface réelle pour que l'on puisse rapporter sans erreur chaque +point de la surface réelle à un point correspondant de la surface idéale +ou <i>surface géodésique</i>.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/033.png"></p> + +<p>On pourrait être tenté d'adopter une sphère, à cause de la simplicité +qui en résulterait pour les calculs. Les raisonnements de Newton, +confirmés par les mesures d'arc des académiciens français, font prévoir +que la sphère choisie, quel qu'en soit le rayon, s'écartera trop +de la surface réelle, et que la correspondance point par point ne +pourra être établie avec certitude.</p> + +<p>On se rapprochera davantage de la surface réelle si l'on adopte +comme surface géodésique un ellipsoïde de révolution. On pourra +prendre pour valeurs des demi-axes soit celles que suggère la dynamique +dans l'hypothèse de l'homogénéité, soit celles qui mettent +d'accord, dans la théorie de Clairaut, deux mesures de la pesanteur +faites à des latitudes différentes, soit enfin celles qui mettent d'accord +les valeurs linéaires du degré mesurées sous deux latitudes différentes.</p> + +<p>Ce dernier choix, qui ne suppose rien sur la constitution intérieure, +sera sans doute jugé le plus rationnel. Mais du moment que +l'on dispose de plus de deux arcs de méridien ou de plus de deux +mesures de pesanteur, il faut s'attendre à ce que les observations +soient imparfaitement représentées, peut-être même à ce qu'on soit +obligé de leur imputer des erreurs inadmissibles. En prenant pour +surface géodésique un ellipsoïde à trois axes inégaux, on disposera +de deux paramètres de plus, mais cet expédient entraînera dans les +calculs une complication plus grande, et jusqu'à ce jour il n'a pas +été trouvé avantageux d'y recourir.</p> + +<p>La définition de la latitude, de la longitude, de l'altitude par rapport +à l'ellipsoïde de révolution ne comporte aucune difficulté. Mais +ces grandeurs ne sont pas directement mesurables: on peut au +contraire définir les coordonnées géographiques d'un point de la +surface réelle de telle manière qu'elles deviennent accessibles à l'observation. +Ainsi l'on appelle <i>latitude</i> l'angle de la verticale avec +l'équateur ou le complément de l'angle de la verticale avec l'axe du +monde. Pour direction de l'axe du monde, on adopte le milieu des +digressions d'une circumpolaire en hauteur et en azimut. On a ainsi, +très sensiblement, l'axe instantané de rotation du globe terrestre. Cet +axe n'est pas fixe par rapport aux étoiles, puisqu'il éprouve les mouvements +de précession et de nutation. On ne peut affirmer qu'il soit +fixe par rapport au globe terrestre, mais son excursion totale ne +dépasse pas quelques mètres. Enfin la verticale elle-même peut +changer de direction, dans une faible mesure, sous l'influence des +variations météorologiques, de la dérive des glaces polaires, de la +circulation du fluide interne. On ne peut donc pas compter, d'une +manière absolue, sur l'invariabilité des latitudes géographiques.</p> + +<p>De même, le méridien en un point étant défini par la direction de +la verticale et par celle de l'axe instantané de rotation du globe terrestre, +on ne doit pas se flatter que les différences de longitude +soient invariables, ni que la variation de l'angle horaire d'une étoile +soit rigoureusement proportionnelle au temps. Mais des opérations +classiques et d'une exécution assez rapide permettront toujours d'installer +un instrument dans le méridien et de comparer la marche +d'une pendule à celle du Ciel. On s'est demandé s'il n'y aurait pas +avantage, pour la définition des coordonnées géographiques et de +l'heure, à remplacer l'axe instantané de rotation par l'axe principal +d'inertie, qui s'en écarte toujours très peu et qui a plus de chances +de demeurer fixe par rapport à des repères terrestres. Ce système, +bien que soutenu avec talent par Folie, ancien directeur de l'Observatoire +d'Uccle, n'a pas prévalu, et les astronomes sont demeurés +fidèles aux définitions anciennes. La réforme, en effet, pourrait ne +pas atteindre son but à cause des fluctuations de la verticale; et, ce +qui est plus grave, la latitude et la longitude cesseraient d'être des +points d'observation, toujours vérifiables et n'impliquant aucune +hypothèse sur la constitution du globe, pour devenir des résultats de +calcul. Rien n'indique, en effet, par rapport aux étoiles, la situation de +l'axe principal d'inertie. Il faut la déduire de la théorie du mouvement +de la Terre autour de son centre de gravité, théorie nécessairement +imparfaite, en raison de l'ignorance où nous sommes de la constitution +intérieure du globe et des changements qui peuvent s'y accomplir.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/035.png"></p> + + + +<p>L'altitude est également susceptible de deux définitions différentes. +On serait tenté d'appeler ainsi la longueur interceptée sur la +verticale, à partir du lieu d'observation, par la surface géodésique, +c'est-à-dire par l'ellipsoïde de révolution qui satisfait le mieux à l'ensemble +des mesures d'arc. Malheureusement cet ellipsoïde est, lui +aussi, un être fictif, un résultat de calcul, et l'on n'aperçoit pas à +première vue la possibilité de s'y rattacher par des opérations physiques.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/036.png"></p> + +<p>Le point de départ naturel pour la mesure des hauteurs est la surface +moyenne des mers, obtenue en faisant abstraction des dénivellations +accidentelles ou périodiques produites par les vents et les +marées. Cette surface coïnciderait avec l'ellipsoïde de Newton si la +Terre était homogène, avec l'ellipsoïde de Clairaut si la constitution +intérieure du globe était régulière. Mais elle doit avant tout satisfaire +à une exigence qui exclut toute possibilité de définition analytique. +Elle doit être une surface de niveau pour l'ensemble des forces qui +agissent sur le globe terrestre, y compris la force centrifuge, l'attraction +des continents et des montagnes. Cette surface, appelée <i>géoïde</i>, +peut être prolongée à travers les terres en vertu de sa définition +mécanique. Les parties saillantes, surtout si elles sont formées de +roches denses, dévient le fil à plomb et provoquent un renflement du +géoïde, en sorte que celui-ci reproduit, dans une mesure atténuée, +les inégalités de la surface réelle. Quand on exécute des nivellements +de proche en proche à partir du rivage de la mer, c'est par +rapport au géoïde que l'on détermine les altitudes des stations successives. +La pesanteur au niveau de la mer étant variable, deux surfaces +de niveau ne sont pas séparées partout par une même distance +sur la normale commune. Il serait donc rationnel de prendre comme +mesure de l'altitude finale non pas la somme des échelons verticaux +franchis dans les divers nivellements, mais la somme des travaux +négatifs accomplis par la pesanteur. A cette condition seulement, +tous les points d'une surface de niveau quelconque auront des altitudes +exprimées par le même chiffre. Mais, jusqu'à présent, cette +distinction ne présente guère qu'un intérêt théorique.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/037.png"></p> + +<p>Quand on exécute une chaîne de triangles, on réduit les angles à +l'horizon et l'on ramène la valeur linéaire de la base au niveau de la +mer. Cela revient à reporter sur le géoïde les constructions faites, +avec la supposition tacite que la verticale de chaque station, prolongée +jusqu'au géoïde, le rencontrerait encore normalement. Sauf +peut-être l'arc du Pérou, aucune des triangulations exécutées jusqu'à +ce jour ne traverse un pays assez montueux ou assez élevé pour mettre +cette hypothèse en défaut. Tout cheminement exécuté avec le théodolite +et le niveau donne, le long d'une ligne déterminée, l'écart de +la surface réelle et du géoïde. Les observations astronomiques associées +relient aux directions fixes fournies par les étoiles les verticales des +diverses stations. Elles permettent, en conséquence, de construire +une section soit de la surface réelle, soit du géoïde. Avec une série +de sections parallèles, on peut établir un modèle en relief. Quand ce +travail aura été fait pour la plus grande partie du globe terrestre, on +pourra dire quelle est la surface géodésique, à définition simple, +qu'il convient d'adopter comme se rapprochant le plus du géoïde.</p> + +<p>Il s'en faut de beaucoup, à l'heure présente, que ce vaste programme +soit réalisé. En laissant de côté les irrégularités locales, on +ne trouve pas de difficulté insurmontable pour placer sur une même +ellipse les différents arcs de méridien mesurés. La concordance, toutefois, +est médiocre, et l'on ne doit pas espérer, dans la détermination +de l'aplatissement, une précision très élevée. Delambre et +Méchain l'évaluaient à 1/334 d'après l'ensemble des triangulations effectuées +à la fin du XVIIIe siècle. Bessel, en 1837, a proposé 1/299,5; +Clarke, en 1880, 1/(293,5 ± 1,1). L'erreur probable indiquée est sans +doute trop faible, car deux seulement des arcs utilisés, de petite +étendue, tombent dans l'hémisphère austral, et la symétrie par rapport +à l'équateur n'est point démontrée ni même vraisemblable +d'après la distribution des continents. Les valeurs correspondantes +du demi petit axe et du demi grand axe sont respectivement, en +kilomètres, 6356,607 et 6378,284. Le moment approche, à ce qu'il +semble, où la discussion de Clarke pourrait être reprise avec avantage. +Depuis, l'arc anglo-français a reçu une extension considérable +par la jonction de l'Algérie et de l'Espagne. D'importantes triangulations +ont été reprises ou inaugurées au Spitzberg, au Canada, au +Pérou, dans l'Afrique australe. Ces travaux, dont une Association +géodésique internationale encourage le développement, doivent être +considérés comme ayant pour but de faire connaître les irrégularités +du géoïde, plutôt qu'une valeur plus exacte de l'aplatissement. Alors +même que tous les arcs de méridien mesurés seraient applicables sur +une même ellipse, il resterait à démontrer que toutes ces ellipses ont +même centre, que les lieux des points d'égale latitude sont plans et de +courbure uniforme. Ce dernier point ne peut être élucidé que par des +mesures suffisamment nombreuses d'arcs de parallèle, accompagnées +de déterminations de longitudes très précises.</p> + +<p>Le doute à ce sujet est d'autant plus permis que l'aplatissement +proposé par Clarke, tenant le milieu entre les deux chiffres que suggèrent +les recherches de Mécanique céleste d'une part, les mesures +de la pesanteur de l'autre, ne concorde d'une manière vraiment satisfaisante +ni avec l'un ni avec l'autre.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/039.png"></p> + +<p>Les mesures de la pesanteur, fondées sur l'observation du pendule, +offrent sur les opérations géodésiques l'avantage de pouvoir s'exécuter +sur toute l'étendue des continents, dans les régions montagneuses +les plus âpres, et jusque dans les îles semées au milieu des +mers. Elles se prêtent donc à une répartition plus égale entre les +deux hémisphères et entre les diverses latitudes. La troisième loi de +Clairaut permettrait, à la rigueur, de déduire l'aplatissement superficiel +de deux mesures de pesanteur seulement, exécutées l'une près +de l'équateur, l'autre dans les régions polaires. Par la combinaison +d'un plus grand nombre de résultats, on atténuera l'effet des erreurs +d'observation et des anomalies locales. En suivant cette marche, de +Freycinet a trouvé, pour l'inverse de l'aplatissement, 286,2; Sabine, +284,4; Foster, 289,5; Clarke, en 1880, 292,4. Tous ces aplatissements +sont, on le voit, plus forts que ceux qui résultent des triangulations. +Dans ces dernières années, on a trouvé le moyen d'effectuer +des mesures suffisamment précises, même en pleine mer. Sans doute +l'observation du pendule demeure impraticable à bord des navires, +mais on y supplée par la lecture simultanée du point thermométrique +d'ébullition de l'eau et de la colonne barométrique. La première +lecture donne en effet, pour la pression atmosphérique, une évaluation +indépendante de l'intensité de la pesanteur, au lieu que la +seconde en est affectée d'une manière sensible.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/040.png"></p> + +<p>L'observation du pendule présente encore sur les mesures d'arc +l'avantage de se rapporter à une localité précise, et par suite se prête +mieux à l'étude des irrégularités locales. En pays de plaine, la variation +de la gravité avec la latitude suit assez bien les prévisions de la théorie. +Mais le voisinage de la mer ou des montagnes donne ordinairement +lieu à des surprises. Des hypothèses vraisemblables sur la densité +des masses montagneuses avaient fait penser aux géodésiens que le +niveau de la mer pourrait être relevé d'un millier de mètres, dans le +voisinage des côtes, par l'attraction des continents. Les travaux +récents de M. Helmert, fondés principalement sur l'observation du +pendule dans les Alpes, montrent que cette estimation est exagérée. +Entre le géoïde et l'ellipsoïde de révolution qui s'en rapproche le +plus, l'écart ne doit nulle part dépasser 200m. C'est peu en comparaison +des inégalités de la surface réelle, qui atteignent 9km de part +et d'autre du niveau des mers, et sont par suite du même ordre de +grandeur que la différence des rayons polaires et équatoriaux. Il y a +donc une influence cachée qui diminue l'attraction des parties saillantes +et augmente l'attraction des parties creuses. Cette remarque +est importante, comme nous le verrons dans un des Chapitres suivants, +pour l'étude de la structure interne. Mais, avant d'entrer dans +ce sujet difficile, il est à propos de jeter un coup d'oeil d'ensemble +sur le relief actuel et de résumer l'enseignement qu'il peut nous +offrir.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c4" id="c4"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE IV.</h3> + +<h4>LES GRANDS TRAITS DU RELIEF TERRESTRE<br> +ET LE DESSIN GÉOGRAPHIQUE.</h4> + +<hr class="short"> + +<p>L'inspection d'un globe terrestre suggère de diviser la surface de +notre planète en deux parties: l'une recouverte d'eau et plus voisine +du centre que le géoïde ou surface moyenne des mers, l'autre émergée +et plus éloignée de ce même centre.</p> + +<p>Ces deux parties sont, à tous les points de vue, bien loin d'être +équivalentes. Non seulement les océans l'emportent par l'étendue, +mais leur profondeur moyenne, 4000m environ, surpasse de beaucoup +l'altitude moyenne des terres émergées, altitude qui ne dépasse pas +700m. Si le niveau des océans s'abaissait de 2300m, on obtiendrait ce +que les géographes appellent la <i>surface d'équidéformation</i>; les +nouvelles lignes de rivage opéreraient une répartition plus juste; les +terres émergées formeraient alors la partie du globe que l'on doit +considérer comme saillante et les océans ne recouvriraient plus que +la partie déprimée, de même volume que la première (<i>Pl. I</i>).</p> + +<p>Il est digne d'attention que le dessin actuel des continents ne serait +pas, dans cette hypothèse, profondément transformé. On verrait l'Asie +s'agrandir par l'Est, en s'annexant les archipels des Kouriles, du +Japon, des Philippines, plus encore au Sud-Est, où elle engloberait +les îles de la Sonde et de l'Australie. L'Europe s'augmenterait au +Nord-Ouest d'une terre nouvelle qui fermerait l'Atlantique au Nord +en réunissant à la Grande-Bretagne l'Islande et le Groenland. On +verrait apparaître dans l'axe de l'Atlantique deux grandes îles longitudinales +jalonnées de foyers volcaniques. Ces changements exceptés, +on peut dire que les grandes masses continentales et les grandes +dépressions océaniques conserveraient à peu près leur importance et +leur situation relatives.</p> + +<p>Mais, pas plus dans l'état nouveau que dans l'état actuel, on ne +verrait apparaître l'égalité ou la symétrie entre les deux hémisphères. +Il y a deux fois plus de terres émergées au nord de l'équateur qu'au +sud. Leur importance va toujours croissant, dans l'hémisphère boréal, +depuis l'équateur jusqu'au cercle polaire. Dans l'hémisphère austral +elle va en diminuant de l'équateur jusque vers le cinquantième degré +de latitude, où la mer règne à peu près sans partage. Les terres se +montrent de nouveau dans les hautes latitudes antarctiques et forment +une masse continentale importante autour du pôle Sud, au lieu que le +pôle Nord est occupé par une mer profonde, comme l'a montré +l'exploration de Nansen.</p> + +<p>Un même parallèle, en général, traverse aussi bien des bassins +profonds que des plateaux élevés. On ne peut donc pas considérer +l'altitude comme étant une fonction de la latitude; il n'y a point +accumulation spéciale des terres vers les pôles ni vers l'équateur et la +croûte solide participe, tout aussi bien que la mer, à l'aplatissement +géodésique. On ne peut pas non plus rattacher simplement l'altitude +à la longitude, en regardant la surface comme formée de fuseaux +alternativement soulevés et déprimés. Toutefois cette représentation +serait déjà plus près de la réalité. Les masses continentales, et plus +encore les presqu'îles, ont tendance à se développer dans le sens +Nord-Sud plutôt que dans le sens Est-Ouest.</p> + +<p>Le contraste noté tout à l'heure entre les calottes polaires rentre +dans une loi plus générale. Le relief ne manifeste pas une distribution +symétrique autour d'un centre, mais au contraire une opposition +diamétrale des dépressions aux saillies et <i>vice versa</i>. Ainsi le centre +du continent asiatique a pour antipode le centre de l'océan Pacifique. +Que l'on décrive sur un globe terrestre un grand cercle ayant son +pôle dans l'Europe occidentale, on limitera un hémisphère où il y +aura presque égalité entre la terre et la mer, pendant que, pour +l'hémisphère opposé, le rapport correspondant sera seulement 1/8,3. +Si l'on considère les surfaces continentales du premier hémisphère, +on trouve que le vingtième seulement de leur surface a pour antipodes +des terres émergées.</p> + +<p>Cette circonstance témoigne, tout aussi bien que l'aplatissement, +en faveur de la fluidité primitive de la Terre. Elle montre que, au +moins à une certaine époque, les pressions ont pu se répartir et se +transmettre à travers toute la masse du Globe avec une certaine +liberté. On pourrait être tenté de voir dans le même fait une infraction +au principe posé par Newton, concernant l'égalité des pressions +exercées au centre par diverses colonnes liquides. Il semble, en effet, +que la pesanteur doit reprendre la même valeur en des points symétriques +par rapport au centre, en sorte que l'équivalence des pressions +exige l'égalité des altitudes. Mais cette conséquence n'est forcée que +si l'on suppose la Terre homogène, et l'inégale densité des matériaux +du globe terrestre peut aisément compenser une différence de longueur, +d'ailleurs relativement faible.</p> + +<p>Après l'abaissement fictif que nous avons fait subir au niveau des +mers pour obtenir la surface d'équidéformation, le groupement des +terres émergées rentre plus exactement dans une formule simple. On +peut dire qu'elles se rattachent à trois masses principales, situées +dans l'hémisphère Nord, qui prennent leur plus grande extension +vers le 60e degré de latitude nord, vont en s'amincissant vers le +Sud, disparaissent, et se retrouvent soudées ensemble vers le pôle +austral. Ces trois masses continentales ont respectivement leurs +centres dans la Scandinavie, la Sibérie orientale, la région du lac +des Esclaves, c'est-à-dire qu'elles sont espacées de 120° en longitude. +La séparation admise ici entre l'Europe et la Sibérie orientale +semblera peut-être quelque peu fictive. Elle se justifie par l'existence +d'une dépression qui, tout en n'étant pas occupée par la mer, +n'en est pas moins très marquée et très étendue. D'ailleurs ces trois +régions constituent des plateaux archéens, émergés de longue date +et qui ont joui à travers les périodes géologiques d'une stabilité +presque complète.</p> + +<p>Les extensions données à l'Europe au Nord-Ouest, à l'Asie au Sud-Est +se justifient non seulement par le relevé des profondeurs marines, +mais par la Géologie historique. La répartition des espèces végétales +et animales dans les îles, la nature des dépôts ramenés par les sondages, +montrent que ces portions de mer peu profondes, rattachées +aux continents actuels, ont été effectivement émergées à une époque +où la vie était déjà répandue à la surface de la Terre.</p> + +<p>Il est à remarquer que l'Australie, considérée comme prolongement +péninsulaire de l'Asie, l'Afrique considérée comme annexe du plateau +Scandinave, n'admettent point le même méridien central que la masse +continentale dont on fait dépendre chacune d'elles. L'une et l'autre +sont déviées fortement du côté de l'Est: une différence de même sens +et non moins marquée existe, en longitude, entre l'Amérique du +Nord et l'Amérique du Sud.</p> + +<p>La liaison des péninsules australes aux continents est imparfaite et +le rétrécissement des terres émergées, quand on marche du Nord au +Sud, ne se fait pas d'une manière continue. Il existe en effet une zone +transversale de rupture à peu près parallèle à l'équateur et située à +quelque distance au nord de celui-ci.</p> + +<p>Le long de cette zone on voit s'enchaîner des bassins approximativement +circulaires, bordés de hautes montagnes ou de cassures +récentes. Ce sont des régions instables, sujettes aux éruptions ou +aux tremblements de terre. On les nomme les <i>fosses méditerranéennes</i>, +parce que le fossé qui sépare l'Europe de l'Afrique en +fournit les exemples les mieux caractérisés et les mieux connus. Il +faut y joindre les chotts Sahariens, la Mer Noire, la Mer Morte, la +dépression Arabo-Caspienne, celle du Turkestan chinois, les mers +du Mexique et des Antilles.</p> + +<p>On doit à Lowthian Green d'avoir donné un énoncé géométrique +embrassant ces divers faits. Il suffit de considérer les centres des trois +masses continentales de l'hémisphère Nord comme les sommets d'un +tétraèdre régulier inscrit dans la sphère, et dont le quatrième sommet +tomberait au pôle antarctique. Les arêtes et notamment les parties +voisines des sommets, correspondront alors à des régions saillantes, +les centres des faces aux points de plus grande dépression. On peut +aussi déplacer les sommets du tétraèdre de quantités égales sur des +droites partant du centre, de manière à faire grandir le solide en le +laissant semblable à lui-même. Quand son volume sera devenu équivalent +à celui de la sphère, les pointements qui apparaîtront en +dehors de la sphère représenteront approximativement les continents. +On reconnaît sans peine qu'ils seront élargis au Nord, allongés en +pointe vers le Sud, que leur développement sera maximum vers le +60e degré de latitude Nord, pendant que les mers auront leur plus +grande extension d'une part au pôle Nord, de l'autre vers le 55e degré +de latitude australe (<i>Pl. II</i>).</p> + +<p>L'accord avec les faits est assez remarquable pour engager à la +recherche d'une explication physique. La Terre, dans son ensemble, +montrerait une tendance à se déformer, à partir d'un ellipsoïde de +révolution, pour se rapprocher de l'aspect extérieur d'un tétraèdre +régulier. Or on peut citer des expériences où cette déformation s'accomplit, +pour ainsi dire, spontanément. Un tube cylindrique de +caoutchouc, quand la pression du milieu ambiant augmente, prend +une section triangulaire: un ballon de verre où l'on a fait le vide et +que l'on échauffe à la température de ramollissement du verre se +déprime en quatre points situés à 120 degrés les uns des autres. +L'expérience réussit encore avec un ballon sphérique de caoutchouc +que l'on dégonfle progressivement. Dans ces divers cas la déformation +est imposée parce que le volume de l'enceinte diminue proportionnellement +plus vite que la superficie de l'enveloppe. Il y a lieu de +penser que le même conflit doit se produire dans le refroidissement +d'une planète primitivement fluide et qui s'enveloppe d'une croûte, +suivant la conception de Descartes. La surface de cette enveloppe +peu conductrice arrive assez vite à la température d'équilibre qu'elle +doit prendre sous l'influence des rayons solaires. A partir de ce +moment toute la déperdition de chaleur se fait aux dépens de la +masse interne, qui se contracte par suite plus que l'écorce, et, comme +celle-ci n'est pas assez tenace pour se soutenir sans appui, la conservation +de la forme sphérique est impossible.</p> + +<p>Maintenant la déformation a-t-elle comme terme nécessaire un +tétraèdre? On a invoqué, pour le démontrer, soit le principe de la +moindre action, soit le principe de la conservation de l'énergie. On +fait valoir que, la sphère ayant la propriété d'enfermer le plus grand +volume possible sous une surface donnée, le tétraèdre est, parmi les +polyèdres réguliers convexes, celui qui enferme sous une surface +donnée le plus petit volume. Le tétraèdre serait par suite, entre les +figures dérivées de la sphère, celle qui réalise au prix du plus petit +changement de surface une diminution de volume imposée. Mais cette +conséquence ne serait rigoureuse que si le champ des déformations +était limité aux figures convexes, et ni la théorie, ni l'observation ne +donnent lieu de croire qu'il en soit ainsi. Malgré cette incontestable +lacune mathématique, le système de Green est digne d'une grande +attention à cause du nombre des faits qu'il se montre capable de +comprendre et d'assimiler. Il la mérite d'autant mieux que l'auteur a +réussi à faire rentrer dans sa théorie les deux anomalies les plus apparentes +que présente, à première vue, le dessin géographique.</p> + +<p>Il y a lieu de se demander, en effet, pourquoi les trois masses continentales +allongées suivant un méridien présentent une solution de +continuité, une cassure orientée parallèlement à l'équateur et d'où +vient que, dans chacune de ces arêtes, la partie australe est déviée +vers l'Est par rapport à la moitié Nord.</p> + +<p>L'explication, analogue à celle des vents alizés, fait intervenir la +rotation du globe et la force centrifuge. Lorsque les sommets du +tétraèdre situés dans l'hémisphère Nord accusent leur saillie, ils effectuent +autour d'eux une sorte d'aspiration et empruntent des matériaux +au Nord comme au Sud. Mais c'est dans le premier cas que le changement +de vitesse résultant de la variation de latitude est le plus sensible. +Les masses venues du Nord et s'éloignant de l'axe ont une +vitesse acquise trop faible et demeurent en retard sur la rotation de +la Terre.</p> + +<p>Inversement, les matériaux appelés de l'équateur vers la protubérance +Sud possèdent à la suite de ce déplacement un excès de vitesse +et prennent l'avance sur la rotation du Globe. Il se produit ainsi sur +chaque arête méridienne du tétraèdre une sorte de torsion, capable +de déterminer la rupture et d'entraîner vers l'Est la partie australe. +La ligne de discontinuité, marquée par le chapelet des fosses méditerranéennes, +est une nouvelle aire de dépression, ajoutée à celle que +constituent déjà les centres des faces du tétraèdre. Si l'on néglige cet +effet de torsion, le diamètre issu de chaque sommet va passer au +centre de la face opposée. La correspondance diamétrale des dépressions +et des saillies, indiquée par l'observation, est aussi une conséquence +de la définition géométrique du polyèdre.</p> + +<p>C'est surtout cette concordance qui assure à l'hypothèse tétraédrique +une grande supériorité sur la théorie proposée antérieurement +par Élie de Beaumont pour coordonner géométriquement les principaux +traits du relief terrestre. Cette théorie, après avoir passé par +une période de brillante faveur, n'a plus de partisans aujourd'hui. +Nous en dirons cependant quelques mots, parce qu'elle a son point +de départ dans l'observation de faits bien avérés et qui ne doivent +pas être perdus de vue.</p> + +<p>L'idée qu'une loi précise commande la distribution des parties +saillantes et déprimées n'est pas invraisemblable <i>a priori</i>. Il n'y a +pas de chaîne de montagnes où l'on ne reconnaisse avec facilité la +répétition fréquente d'un petit nombre d'alignements. Cette circonstance +ne peut être mise en doute, bien qu'elle soit un peu exagérée +dans certaines cartes topographiques, en raison de la propension +qu'on éprouve, dans la description d'un objet compliqué, à simplifier +et à répéter des traits déjà connus. Ce parallélisme est un vestige des +puissants efforts latéraux qui ont suivi la consolidation de l'écorce +et en ont altéré le niveau. La direction dominante d'une chaîne résume +l'effort principal, poussée ou traction, qui lui a donné naissance. +Entre cet effort primitif et les mouvements ultérieurs qui sont venus +superposer leurs effets aux siens, entre les efforts simultanés qui ont +agi dans diverses régions de la Terre, y a-t-il indépendance ou coordination +géométrique? La seconde opinion est plus probable dans +l'hypothèse de la fluidité primitive et d'une écorce relativement +mince et certaines analogies font prévoir que les lignes de moindre +résistance, où se produiront les plissements, fractures ou déchirures, +dessineront les arêtes d'un polyèdre régulier inscrit. C'est ainsi que +des formes polygonales d'une régularité remarquable apparaissent +dans la solidification d'une croûte qui se fendille par retrait. L'expérience +en est souvent faite dans les creusets des métallurgistes. Les +colonnades basaltiques, dont les affleurements dessinent parfois des +pavages hexagonaux presque parfaits, ont pris naissance de cette +manière dans le refroidissement des coulées de lave.</p> + +<p>Maintenant quel polyèdre régulier convient-il d'associer à la sphère +pour expliquer les principaux traits du relief terrestre? Élie de Beaumont +a donné la préférence au dodécaèdre, dont les faces sont des +pentagones. Le motif de ce choix est la faculté que l'on possède, en +prolongeant par des grands cercles les arêtes ou les diagonales des +faces, de constituer à la surface de la sphère un réseau très riche, +doué de propriétés géométriques nombreuses. Mais cette richesse +même, en rendant trop facile l'établissement de coïncidences approchées +avec les chaînes de montagnes terrestres, enlève à ces coïncidences +beaucoup de leur prix. Il est rationnel évidemment d'attacher +une importance particulière soit aux arêtes mêmes du dodécaèdre, +soit aux lignes qui en dérivent le plus directement. Élie de Beaumont +met à part quinze grands cercles, qu'il appelle <i>cercles primitifs</i>, et +qui peuvent être associés trois à trois, de manière à former des +triangles trirectangles, admettant chacun comme pôle un sommet du +dodécaèdre. Le mode d'orientation adopté par lui consiste à faire +tomber l'intersection de deux cercles primitifs rectangulaires sur le +mont Etna, et à faire pivoter le système jusqu'à ce qu'un autre cercle +primitif vienne s'aligner sur la Cordillère des Andes. Mais les coïncidences +obtenues de cette manière ne sont pas assez précises pour +entraîner la conviction et les chaînes de montagnes ainsi rattachées +à des lignes homologues n'ont, d'après l'histoire géologique, aucun +titre à être considérées comme contemporaines. Enfin, objection plus +grave, le dodécaèdre pentagonal est une figure centrée. A chaque +sommet correspond comme antipode un autre sommet, au centre de +chaque face le centre d'une autre face. Si donc le Globe terrestre +était construit sur ce plan, il devrait arriver qu'à une partie saillante +correspondrait une autre partie en relief diamétralement opposée. +C'est le contraire qu'on observe dans presque tous les cas. Il faut +donc plutôt chercher la formule de coordination du côté des solides +réguliers qui, comme le tétraèdre, réalisent l'association inverse. +Pour ces diverses raisons on a cessé d'attribuer au dodécaèdre pentagonal +aucune signification concrète, et la discussion est circonscrite +entre les partisans du tétraèdre de Green et ceux qui refusent +de voir dans l'ensemble du relief terrestre aucune manifestation de +symétrie.</p> + +<p>On ne peut nier cependant que les crêtes des montagnes, les lignes +de rivage formées par voie de cassure, les axes des fosses océaniques +allongées, ne manifestent une préférence pour certaines orientations. +Élie de Beaumont, en dressant la liste des angles de position par rapport +au méridien pour les chaînes de montagnes les mieux étudiées, +trouvait des chiffres groupés en très grand nombre autour de certaines +valeurs particulières. Plus tard, J. Dana a établi par de nombreux +exemples la prédominance de deux alignements: l'un du Sud-Ouest +au Nord-Est, l'autre du Nord-Ouest au Sud-Est. Au premier +se rattachent la côte asiatique orientale, l'axe de la Nouvelle-Zélande, +la chaîne des Alleghanys, l'axe de l'Atlantique Nord, l'axe de l'Atlantique +Sud, les monts Scandinaves. On peut faire rentrer dans le +second le grand axe du Pacifique, les montagnes Rocheuses, la côte +du Pérou, le chenal de l'Atlantique moyen, divers groupes d'îles du +Pacifique. Si ces alignements étaient visibles dans toutes les parties +du Globe, sa surface pourrait être assimilée à un échiquier de cases +rhomboïdales obliques sur le méridien et séparées par des lignes de +relief ou de rupture. Mais il faut se rappeler que beaucoup de chaînes +montagneuses, dont l'existence passée est attestée par la discordance +ou le plissement des couches, ont actuellement disparu, ensevelies +par la mer ou nivelées par l'érosion. Ces causes de ruine ont été relativement +peu actives sur notre satellite, et il en résulte que la disposition +en échiquier est plus aisément reconnaissable sur le globe +lunaire que sur le nôtre.</p> + +<p>Au lieu d'étudier la disposition en plan des lignes de relief, on +peut se demander si quelque loi générale ne se dégage pas de l'examen +des coupes verticales.</p> + +<p>On est généralement porté à regarder les continents comme des +intumescences convexes, les mers comme des cuvettes concaves. +L'ensemble des nivellements et des sondages modernes montre que +cette manière de voir est fort éloignée de la vérité. Le fond des bassins +océaniques est habituellement convexe. Non seulement il participe +à la courbure générale du Globe, mais il a sa courbure propre, +qui est, au moins dans un sens, encore plus marquée. De la sorte, les +parties les plus creuses, appelées <i>fosses océaniques</i>, sont rejetées +près des bords et forment des vallées allongées parallèles aux lignes de +rivage.</p> + +<p>Les continents offrent exactement la disposition inverse, ou du +moins ils l'ont présentée au moment où ils ont émergé, avant que +l'érosion n'ait eu le temps de modifier leur structure. Leur partie +centrale est une cuvette ou un assemblage de cuvettes, et les chaînes +de montagnes suivent les côtes. Les fleuves nés dans l'intérieur sont +obligés, pour rejoindre la mer, de faire brèche à travers une barrière +plus ou moins élevée. Les coupes de l'Afrique australe, de l'Amérique +boréale suivant des parallèles ressemblent à celles d'une assiette renversée +suivant un diamètre. Si l'on veut définir la montagne comme +étant le squelette du continent, on doit considérer ce squelette +comme extérieur, à la façon de la coquille d'un crustacé.</p> + +<p>Cette structure a été plus ou moins, à l'origine, celle de tous les +continents. Depuis, elle est devenue moins nette dans beaucoup de +cas, l'érosion ayant affaibli ou rasé la ceinture de montagnes et accru +par sédimentation le domaine de la frange ou bordure externe. Des +communications de plus en plus larges se sont établies entre les bassins +intérieurs et les mers voisines. Il reste cependant en Asie, en +Afrique, dans l'Amérique du Nord, des régions étendues sans écoulement +aucun vers l'Océan.</p> + +<p>Partout les points de grande altitude sont plus voisins de la mer +que du centre du continent, et tendent à s'aligner, comme les fosses +sous-marines, parallèlement au rivage. L'ensemble de ces faits se +résume dans une loi que M. de Lapparent énonce ainsi: «Au moment +où une grande ligne de relief se constitue sur le Globe, elle forme le +rivage d'une dépression océanique ou lacustre sous laquelle elle s'enfonce +par son versant le plus incliné et, en général, l'importance de +la chaîne à laquelle elle donne naissance est en rapport avec celle de +la dépression qu'elle côtoie.»</p> + +<p>La dissymétrie des versants est une loi générale. Le versant le plus +rapide, faisant face à la plus grande dépression, est en moyenne deux +fois plus incliné que l'autre. On arrive au fond des fosses océaniques +par une pente rapide quand on vient de la terre, par une pente douce +quand on vient du large. Dans les contrées couvertes de plissements +en échelons, l'altitude va croissant d'une ride à l'autre du côté où +elles présentent toutes l'inclinaison la plus forte. Mais cette structure +est sujette à être modifiée par l'érosion. La dernière ride, la plus +haute et la plus exposée aux vents humides, est vouée à une ruine +plus prompte. Les cours d'eau y font brèche en reculant leurs +sources, et la ligne de partage des eaux se trouve fréquemment +reportée en arrière des sommets les plus élevés.</p> + +<p>La manière dont la glace et les eaux pluviales interviennent pour +transformer le relief terrestre nous est connue par l'observation quotidienne. +Elle fait l'objet de Chapitres importants dans les Traités de +Géologie et de Géographie physique. Nous ne ferons qu'effleurer +cette question, malgré l'intérêt toujours actuel qu'elle présente, +parce qu'elle nous écarterait de notre objet principal, qui est +d'éclairer par l'étude de la Terre celle des autres corps célestes.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c5" id="c5"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE V.</h3> + +<h4>L'HISTOIRE DU RELIEF TERRESTRE.<br> +LES PRINCIPALES THÉORIES OROGÉNIQUES.</h4> + +<hr class="short"> + +<p>En cherchant à définir les grands traits du relief terrestre, nous +avons reconnu que ces traits, à première vue irréguliers et capricieux, +deviennent mieux intelligibles quand on se place au point de vue +historique. Ils tendent à se rapprocher d'une formule simple et +presque mathématique si on les considère comme les restes d'une +structure primitive que des causes toujours en action tendent à +effacer.</p> + +<p>Ces causes, dont l'étude forme l'objet principal de la Géographie +physique, dérivent toutes plus ou moins directement de la radiation +solaire. L'atmosphère, l'eau, la glace modifient le relief du Globe +avec lenteur dans les régions arides, avec une promptitude relative +dans les contrées où les précipitations sont abondantes. La substance +des montagnes, entraînée peu à peu, vient s'étaler sur les plaines ou +se déposer près des rivages. Les profondeurs mêmes de l'Océan +reçoivent un continuel dépôt de débris organiques. Mais leur comblement +ne s'opère qu'avec une lenteur extrême, et c'est là, mieux +que sur les terres émergées, que l'on peut trouver les caractères encore +reconnaissables de la structure initiale.</p> + +<p>A ce sujet, une remarque importante doit être faite: l'ensemble +des causes actuelles, de celles dont nous pouvons mesurer les effets +dans la période historique, concourt d'une manière évidente au nivellement +général de la surface. L'érosion détruit les montagnes, les +sédiments comblent les mers. Parfois, il est vrai, l'érosion, en déchaussant +des massifs de roches dures, fait apparaître des formes +plus abruptes, mais elle n'accroît jamais l'altitude des cimes. Les +cônes soulevés ou construits par des éruptions volcaniques, les +redressements locaux qui peuvent résulter des tremblements de terre +n'ont qu'un volume insignifiant en comparaison des chaînes de montagnes, +plus insignifiant encore auprès des fosses océaniques. Ce ne +sont donc pas les causes actuelles, celles qui accumulent sous nos +yeux les terrains stratifiés, qui ont pu créer le relief terrestre, établir +des écarts de 9km à 10km dans le sens vertical entre la surface +réelle et le géoïde. L'érosion ne rend pas compte de la figure actuelle +des montagnes, moins encore de l'existence des fosses océaniques.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/053.png"></p> + +<p>On a le droit, assurément, en Géologie, de limiter le champ de ses +recherches. C'est ainsi qu'une école nombreuse, longtemps prépondérante +en Angleterre sous l'influence de Lyell, ne voulait reconnaître +que l'action des causes actuelles, reléguant tout le reste dans +un passé lointain et inaccessible. L'Astronomie nous fait une obligation +de nous placer au point de vue inverse: la formation des terrains +stratifiés, l'action de l'air et de l'eau sur la surface deviennent +dans l'évolution d'un corps céleste des épisodes presque négligeables. +Certaines planètes ont déjà traversé cette phase de leur histoire; +d'autres ne l'ont pas encore atteinte et, sur la Terre elle-même, l'action +habituellement cachée et assoupie des forces internes se révèle +comme prépondérante par la grandeur de ses effets. Leur rôle du +reste n'est pas terminé; il est fort possible qu'elles interviennent +encore de nos jours, concurremment avec les agents atmosphériques, +ou qu'elles provoquent dans l'avenir de nouveaux cataclysmes, après +un repos qui aurait embrassé la période historique tout entière.</p> + +<p>Tant que les sondages océaniques sont demeurés rares et clairsemés, +les chaînes de montagnes sont apparues comme les accidents +les plus importants du relief terrestre. On a dû reconnaître que leur +formation était étroitement mêlée à l'histoire du Globe, même depuis +l'apparition de la vie à sa surface. En effet, les couches évidemment +constituées par des dépôts lentement accomplis dans une nappe +liquide, couches primitivement horizontales, présentent des redressements, +des plis, des dislocations qui accusent l'intervention de +forces extrêmement puissantes. D'autre part, une chaîne de montagnes +est nécessairement plus ancienne que les dépôts horizontaux +qui sont venus s'appuyer sur ses flancs. L'époque de la formation +de ces dépôts, comme celle de la formation des couches plissées, est +caractérisée par les débris organiques qui s'y trouvent. Un examen +attentif permet donc d'établir un ordre chronologique entre les +chaînes de montagnes et l'on peut espérer de reconstituer les états +successifs du relief terrestre. Cette branche d'études (<i>Géodynamique +interne ou Orogénie</i>) a fait dans ces derniers temps de très grands +progrès, et la connaissance de ses principaux résultats est utile pour +aborder l'examen des planètes autres que la Terre.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/054.png"></p> + +<p>Les pays de montagnes offrent des coupes naturelles où la série des +couches apparaît à première vue, où les terrains de même nature et +de même âge se retrouvent de part et d'autre d'un accident de terrain +qui les interrompt. Les parties externes du massif présentent de +nombreux plis, parfois régulièrement ondulés, mais le plus souvent +redressés, renversés, couchés, charriés par de puissants efforts latéraux. +L'épaisseur d'une même couche est loin d'être uniforme dans +toute son étendue. Il n'est pas rare de voir une série de plis comprimée +en forme de coin ou dilatée en éventail. Il arrive même que +la continuité d'une même couche est interrompue par une <i>faille</i> ou +dénivellation brusque. En pareil cas le compartiment resté au niveau +le plus élevé chevauche fréquemment sur l'autre, et l'ordre de superposition +primitif se trouve renversé. La production de failles successives +et de charriages consécutifs aboutit à la structure <i>imbriquée</i> +ou <i>en écailles</i>, souvent observée dans les Alpes françaises.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/055-small.png"></p> + +<p class="mid"><a href="images/055-large.png">Agrandissement</a></p> + +<p>Bien que les failles répondent, en général, à des effondrements sur +place, elles n'accusent point leur existence par des murs verticaux. +L'érosion est intervenue pour adoucir le relief. Elle arrive même, +avec le temps, à faire disparaître toute différence de niveau entre des +plaines contiguës, dont les stratifications sont discordantes. Les eaux +peuvent aussi enlever la tête d'un pli couché, en couper la racine. Et, +quand les fragments épargnés ont été charriés par la suite à 30km +ou 50km de distance, on conçoit qu'il puisse devenir très difficile de +remonter à leur origine et à leur situation initiale. Ces bouleversements +indéniables n'embrassent en somme que des portions restreintes +de la surface terrestre. A côté d'elles de vastes plateaux ont +gardé, à travers toutes les périodes géologiques, leur cohésion et leur +horizontalité. Il n'y a pas lieu de penser que les masses continentales +et les fosses océaniques aient subi dans leur configuration générale +de changements bien essentiels, à part ceux que nous avons signalés +et qui ont écarté le dessin des rivages de la symétrie tétraédrique.</p> + +<p>Il est évident que les inégalités de la surface terrestre doivent s'expliquer +par des causes qui ont agi depuis la solidification de cette +surface. La doctrine dominante à ce sujet, au commencement du +XIXe siècle, était la théorie des soulèvements proposée par Léopold de +Buch. Le fait qui lui sert de base est le suivant: on trouve, dans la +partie centrale des chaînes les plus importantes et les plus hautes, des +massifs de roches cristallines ou primitives, sans apparence de structure +stratifiée, et dépassant en altitude les zones plissées qui les +séparent de la plaine. Partant de là Léopold de Buch admet que, la +croûte s'étant formée et ayant acquis, par sédimentation, une grande +épaisseur, des roches en fusion chassées par un excès de pression +interne ont soulevé cette croûte, et l'ont percée en quelques points +faibles, en rejetant à droite et à gauche les roches stratifiées.</p> + +<p>Cette manière de voir est naturellement repoussée par les théoriciens +qui n'admettent pas la fluidité interne du globe, par ceux qui +pensent que la solidification a dû commencer par le centre et progresser +vers la surface. Mais elle n'a même pas conservé de partisans +dans l'école adverse, qui tient pour l'existence actuelle de l'écorce +mince. En effet, l'étude plus attentive des groupes montagneux +a prouvé que les masses primitives n'ont dans les plissements et les +soulèvements du sol qu'un rôle passif. Elles ne sont venues au jour +que longtemps après leur solidification, et ne se sont point déversées +en nappes liquides. Chaque fois que les roches fondues ont réussi +à percer, c'est en profitant de fissures antérieures et non en soulevant +les couches superficielles. Enfin les massifs cristallins présentent +jusque près de leur cime des restes de stratifications horizontales. Il +en résulte que leur couverture sédimentaire a été lentement enlevée +par l'érosion, et non refoulée par un soudain cataclysme.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/057.png"></p> + +<p>Une autre origine possible du relief terrestre est le plissement de +l'écorce par contraction. Ainsi qu'Élie de Beaumont l'a indiqué avec +une netteté parfaite dès 1829, un globe fluide, qui se refroidit et s'enveloppe +d'une croûte peu conductrice, arrive assez vite à ne plus +perdre par sa surface que la chaleur empruntée aux couches internes; +la température de la surface tend vers une limite fixe, qu'elle a déjà +à peu près atteinte, pendant que la température interne continue à +s'abaisser. L'écorce, se contractant moins que le noyau, prend relativement +à celui-ci un excès d'ampleur, qui, sous l'action de la gravité, +fait perdre à la surface la figure sphérique. On pourrait supposer que +cette déformation s'accomplira par des affaissements locaux avec rupture. +En fait les énormes pressions qui règnent dans l'écorce terrestre +communiquent aux roches une plasticité qu'elles n'ont point dans les +expériences de laboratoire et ce sont des plissements que l'on observe.</p> + +<p>Les crêtes des plis tendent-elles à s'éloigner du centre de la Terre +ou sont-elles simplement en retard sur l'affaissement des parties voisines? +La question ne semble pas aisée à résoudre. Dans l'ensemble +l'affaissement doit prédominer, puisque le globe se refroidit; mais des +soulèvements locaux restent possibles et Élie de Beaumont n'y voyait +point de difficulté. Sans doute, dans un esprit de réaction contre la +doctrine de Léopold de Buch, une autre école, qui se réclame de +Constant Prévost, ne veut laisser dans l'orogénie aucune place aux +soulèvements. Elle ne reconnaît que des mouvements centripètes inégalement +répartis. Mais cette théorie ne semble pas capable de s'assimiler +tous les faits. Les terrains sédimentaires dont on retrouve des +fragments près des plus hautes cimes cristallines existent dans les +mêmes régions en masses considérables parfaitement nivelées et régulières. +Il est plus facile de concevoir un soulèvement local qu'un affaissement +qui aurait porté sur une contrée entière sans amener de dénivellation +ni de rupture. Des roches contemporaines se rencontrent en +grandes masses à des niveaux extrêmement différents. Le grand plateau +du Colorado est demeuré au-dessous du niveau de la mer depuis +le commencement de l'époque carbonifère jusqu'à la fin de la période +crétacée. Il a reçu dans cet intervalle 3000m à 4000m de sédiments, ce +qui prouve qu'il a continué à s'enfoncer, car les sédiments ne se +déposent en quantités importantes qu'à de faibles profondeurs. +Depuis il a émergé sans que l'on puisse dire si l'ascension a pris fin +actuellement, et, si l'on rétablissait tout ce que l'érosion lui a enlevé, +ce plateau aurait maintenant 6000m d'altitude. Cet exemple, que nous +empruntons à M. J. Le Conte<a id="footnotetag6" name="footnotetag6"></a> +<a href="#footnote6"><sup class="sml">6</sup></a>, est assurément un des plus frappants, +mais il est loin d'être isolé et l'on doit tenir des soulèvements +étendus pour possibles, alors même que leur lenteur ne permettrait +pas d'en suivre la marche par l'observation.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote6" +name="footnote6"><b>Note 6: </b></a><a href="#footnotetag6"> +(retour) </a> <span class="sc">J. Le Conte</span>, <i>Earth crust movements and their causes</i> (<i>Science</i>, Vol. V, +nº 113).</blockquote> + +<p>On a tenté de démontrer que la chute de température, depuis +l'époque de solidification de la surface jusqu'à l'époque actuelle, est +insuffisante pour provoquer des plissements aussi considérables que +ceux qu'on observe et pour rendre compte du relief terrestre. Ce raisonnement, +présenté par M. Fisher<a id="footnotetag7" name="footnotetag7"></a> +<a href="#footnote7"><sup class="sml">7</sup></a> dans l'hypothèse d'un refroidissement +subit, n'est pas concluant, ainsi que l'a fait voir M. G.-H. +Darwin, parce qu'il laisse dans l'ombre l'intervention de la pesanteur. +Quand la contraction par refroidissement a déterminé un pli, même +peu accusé, des sédiments se déposent dans la partie concave, la surchargent +et l'obligent à s'enfoncer encore. Les matières liquides +situées au-dessous refluent sous les parties saillantes et les soulèvent. +Les différences de niveau tendent ainsi à s'exagérer jusqu'à ce qu'une +rupture se produise.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote7" +name="footnote7"><b>Note 7: </b></a><a href="#footnotetag7"> +(retour) </a> <i>Philosophical Magazine</i>, Vol. XXIII, 1887.</blockquote> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/059.png"></p> + +<p>Certains auteurs, à la suite de J. Dana<a id="footnotetag8" name="footnotetag8"></a> +<a href="#footnote8"><sup class="sml">8</sup></a>, ont même considéré le +dépôt des sédiments, agissant par leur poids, comme la cause première +de l'effort orogénique. On allègue en faveur de cette idée que +les couches stratifiées se présentent, dans les régions montagneuses +ou à la limite de celles-ci, avec une puissance bien plus grande que +dans les pays de plaines. C'est ainsi que dans la région des Appalaches, +en Amérique, des dépôts se sont formés sans interruption sur 12000m +d'épaisseur. Une telle continuité suppose que le rivage s'affaisse lentement, +d'une quantité presque équivalente, pour permettre à la sédimentation +de se poursuivre et l'on ne voit pas pourquoi un effondrement +aussi prolongé affecterait toujours le même point, si la sédimentation +elle-même ne l'impose pas.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote8" +name="footnote8"><b>Note 8: </b></a><a href="#footnotetag8"> +(retour) </a> <span class="sc">J. Dana</span>, <i>Manual of Geology</i>, 1875, p. 748.</blockquote> + +<p>Mais la répercussion du phénomène ne s'arrête pas là. Les matériaux +déposés par alluvions dans les plaines ou sur les côtes sont +empruntés aux montagnes. Il y a surcharge pour les bas-fonds, allégement +pour les hauteurs. Dès lors l'équilibre intérieur du globe terrestre +se trouve compromis. Deux colonnes d'égale section, issues de +points différents de la surface et aboutissant au centre, cesseront de +se faire équilibre si elles n'altèrent pas leurs longueurs relatives en +sens inverse. Cette considération, déjà employée par Newton, a reçu +des développements nouveaux de la part des géologues américains +modernes, qui l'ont formulée sous le nom de <i>principe de l'isostase</i>. +Elle conclut à l'existence d'une cause interne qui tend à exagérer les +différences de niveau superficielles, au lieu que les agents atmosphériques +travaillent à les atténuer. L'égalité des pressions en sens différent +autour d'un même point intérieur est d'ailleurs également obligatoire, +que l'on suppose l'intérieur de la Terre solide ou qu'on le +suppose liquide. On ne saurait en effet compter sur la ténacité des +roches ou des métaux pour supporter les efforts que feraient naître +dans la masse du globe, supposée homogène, les inégalités de la surface. +Tous les matériaux connus sont écrasés, pulvérisés, à ces +énormes pressions.</p> + +<p>Il ne semble pas, cependant, que la surcharge des sédiments doive +supplanter la contraction par refroidissement comme cause initiale et +prépondérante du relief. La Lune, en nous montrant un globe où les +différences de niveau sont relativement plus fortes et plus brusques +que sur la Terre et où, en même temps, les traces de l'action de l'eau +sont rares et douteuses, nous invite à chercher d'un autre côté. +L'exemple déjà cité du plateau de Colorado montre aussi que les +soulèvements ne sont pas limités aux montagnes allégées de leur +couverture sédimentaire; des régions immergées depuis longtemps, +soustraites à toute érosion et déjà chargées de sédiments considérables, +peuvent manifester un mouvement ascensionnel. Il y a ici en +jeu une cause interne distincte du principe de l'isostase, et même +capable d'en combattre victorieusement les effets. La même nécessité +se présente au début, quand il s'agit d'expliquer l'apparition des bassins +concaves où se déposeront plus tard les alluvions. L'opinion de +géologues éminents, parmi lesquels nous citerons M. de Lapparent, +est qu'il n'y a pas lieu de chercher cette cause ailleurs que dans le +ridement par contraction. La même force, étendant et prolongeant +son action, travaille à redresser les bords du bassin qui sont des +zones faibles de l'écorce et les réactions latérales y contribuent autant +et peut-être plus que le poids des sédiments.</p> + +<p>Nous devons encore mentionner deux tentatives intéressantes, +faites pour prévoir et définir l'emplacement des dépressions principales. +Peirce et M. G.-H. Darwin ont examiné quelle pouvait être, +sur la forme de la Terre, l'influence de l'attraction des corps célestes. +Seuls le Soleil et la Lune paraissent capables d'une action efficace, +par l'intermédiaire des marées qu'ils provoquent. Ces marées, qu'elles +aient pour siège les eaux superficielles ou le fluide interne, sont toujours +en retard sur le passage au méridien de l'astre perturbateur. Il +en résulte, comme nous le verrons plus en détail à propos de la Lune, +un ralentissement du mouvement diurne et la planète tend vers une +figure d'équilibre moins aplatie que celle qui répondait à la vitesse +de rotation primitive. Sur une planète entièrement fluide la déformation +s'accomplira sans laisser de trace. Si la solidification est parvenue +à un certain degré, la croûte, sollicitée au delà de sa limite de +résistance, deviendra irrégulière et indiquera, sans le réaliser complètement, +le passage de l'ancienne figure d'équilibre à la nouvelle. Partant +d'une hypothèse, à la vérité un peu gratuite, sur l'état primitif +du globe terrestre, M. G.-H. Darwin trouve mathématiquement qu'il +doit se dessiner à la surface de larges plis, coupant l'équateur +à angle droit et s'infléchissant vers l'Est de chaque côté, dans les latitudes +croissantes. Ni la ligne actuelle des rivages, ni la ligne d'équi-déformation +ne présentent par rapport à l'équateur la symétrie que +réclamerait cette formule, et il est certain que l'ensemble du dessin +géographique est mieux représenté par le tétraèdre de Green.</p> + +<p>L'apparition des montagnes, quel qu'en soit le mécanisme, est un +contre-coup de la formation des bassins océaniques et celle-ci constitue, +par suite, le problème le plus essentiel de l'orogénie. M. J. Le +Conte, dans le travail cité plus haut, y voit une conséquence du caractère +hétérogène des matériaux de l'écorce. La conductibilité pour +la chaleur et la densité varient, en général, dans le même sens, et +entre des limites assez larges, d'une partie de la Terre à l'autre. Si l'on +se représente, dans la croûte terrestre, une région particulièrement +dense et conductrice, on se rend compte que la solidification doit y +commencer plus tard et y progresser plus vite. Cette région, se refroidissant +plus que ses voisines, perd de sa surface et de sa courbure +et devient un bassin déprimé, tout préparé pour la réception des eaux +marines. La même cause continuant d'agir, le bassin se creuse, des +plis saillants se forment sur ses bords, la séparation se prononce entre +la terre ferme et la mer et les différences d'altitude s'exagèrent jusqu'à +ce que l'érosion vienne les atténuer ou jusqu'à ce qu'une rupture intervienne.</p> + +<p>En l'absence de données suffisantes sur l'état initial, l'édification +d'une théorie mathématique du relief terrestre semble une entreprise +sans espoir. Il est possible, au contraire, de déterminer entre quelles +époques géologiques une chaîne de montagnes s'est développée. Par +suite, un tableau historique de l'évolution de ce même relief est chose +réalisable, pourvu que l'on consente à ne pas remonter trop haut.</p> + +<p>Un moment on a pu croire que ce travail allait être rapidement +achevé. Élie de Beaumont avait cru, en effet, pouvoir déterminer +l'âge d'une chaîne de montagnes par le simple calcul de son orientation +générale. Mais cette règle commode n'a pas tenu devant l'examen +plus approfondi des faits. Le seul critérium admis par les géologues +modernes est le caractère paléontologique des couches stratifiées qui +ont été disloquées par l'apparition d'une chaîne de montagnes ou qui +se sont déposées sur ses flancs.</p> + +<p>Poursuivie par cette voie beaucoup plus sûre mais très laborieuse, +la classification historique des montagnes n'est encore connue que +très imparfaitement, et seulement pour une partie de l'hémisphère +boréal. Déjà, cependant, il s'en dégage quelques résultats simples et +remarquables.</p> + +<p>Les montagnes qui attirent le plus les regards, qui ont le relief le +plus énergique, sont les plus jeunes. Ce sont celles que l'érosion a eu +le moins le temps d'aplanir. Elles résultent d'un effort orogénique +qui peut remonter très haut, mais a pris seulement son caractère actuel +à la fin de l'époque tertiaire. Les chaînes de l'Atlas, de la Cordillère +Bétique, des Pyrénées, des Alpes, des Carpathes, des Balkans, +de la Crimée, du Caucase, de l'Afghanistan, de l'Himalaya sont un +contre-coup de l'effondrement des fosses méditerranéennes. Dans le +dernier remaniement des Alpes, datant de la fin des temps tertiaires, +la Méditerranée a été soulevée et réduite à une série de cuvettes saumâtres. +Plus tard elle s'est reconstituée par des effondrements successifs. +La mer Égée, la mer Noire, la mer Morte termineraient la +liste. Toutefois, d'après le professeur Suess, on n'est en droit de faire +rentrer dans les temps historiques aucun changement important des +lignes de rivage, imputable à une cause interne.</p> + +<p>Le mouvement qui a donné naissance au système alpin a été précédé +de quatre autres mouvements analogues qui ont fait apparaître +respectivement les chaînes pyrénéenne, hercynienne, calédonienne +et huronienne. L'ordre d'ancienneté est aussi celui des latitudes croissantes, +en sorte que la tendance au ridement se serait propagée, avec +des intervalles de repos, du pôle vers l'équateur. La chaîne huronienne, +la plus ancienne, traverse des contrées presque aplanies +aujourd'hui, mais où se rencontrent communément des affleurements +de couches dénivelées ou renversées.</p> + +<p>Nous devons accorder une attention particulière aux inégalités du +relief terrestre qui ne résultent pas de plissements. Ces formes monoclinales, +exceptionnelles dans les montagnes d'Europe, ont été +surtout signalées sur le territoire américain. Ce sont des blocs circonscrits +par une cassure et qui s'inclinent et se déversent quand +l'appui vient à leur manquer. Ou bien ils se sont effondrés tout d'une +pièce, ou bien au contraire ils sont demeurés en retard sur l'affaissement +des parties voisines. Les montagnes de cette classe ne s'alignent +point le long des rivages, présentent toujours un caractère isolé et +ne constituent pas de chaînes. Relativement rares sur la Terre, elles +sont au contraire dominantes sur la Lune, et ce rapprochement nous +autorise à penser que le plissement de l'écorce n'est dans l'évolution +d'une planète qu'un phénomène contingent et transitoire. C'est un +sujet sur lequel nous aurons à revenir au chapitre X de ce livre.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c6" id="c6"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE VI.</h3> + +<h4>LA STRUCTURE INTERNE D'APRÈS LES DONNÉES<br> +DE LA MÉCANIQUE CÉLESTE ET DE LA PHYSIQUE.</h4> + +<hr class="short"> +<p>L'écorce terrestre n'est accessible à l'observation directe que sur +une épaisseur bien limitée. Mais le calcul peut être dans cette voie +un auxiliaire utile, ne fût-ce qu'en montrant l'improbabilité ou l'impossibilité +de certaines hypothèses.</p> + +<p>Ainsi que nous l'avons vu au chapitre III, Clairaut a donné le +moyen d'étudier la constitution d'un ellipsoïde hétérogène dont toutes +les parties s'attirent mutuellement et à l'intérieur duquel les surfaces +d'égale densité sont des ellipsoïdes tous de révolution et animés d'un +mouvement de rotation uniforme autour d'un même axe.</p> + +<p>En particulier la variation des aplatissements avec la profondeur +peut être déterminée par le calcul si l'on se donne la densité ρ en +fonction du demi grand axe <i>a</i>.</p> + +<p>Édouard Roche, Lipschitz, M. Maurice Lévy ont indiqué diverses +formes de ρ en fonction de <i>a</i> pour lesquelles l'équation différentielle +de Clairaut devient intégrable. Pour déterminer les paramètres qui +figurent dans la relation choisie, et les constantes introduites par l'intégration, +on dispose de données d'origine diverse, en nombre surabondant. +Il s'agit de représenter le mieux possible les mesures géodésiques, +les mesures de pesanteur à la surface, les indications fournies +par les phénomènes de précession et de nutation, par les inégalités +du mouvement de la Lune.</p> + +<p>Si l'on s'attache en particulier à la valeur de l'aplatissement superficiel, +les mesures géodésiques donnent en moyenne, comme nous +l'avons vu, 1/293,5, les observations pendulaires 1/298. La mécanique céleste +paraît réclamer un aplatissement intermédiaire. On a développé +la théorie mathématique du mouvement de la Terre autour de son +centre de gravité en admettant que le globe est solide et que son +ellipsoïde central d'inertie est de révolution. A et C étant les moments +principaux, les phénomènes de précession et de nutation donnent, +sans autre hypothèse sur la constitution intérieure,</p> + +<p>(A - C)/ C = 1/305,6.</p> + +<p>Or, si l'on introduit ce nombre dans les formules fondées sur la théorie +de Clairaut, on trouve toujours pour l'aplatissement superficiel une +valeur plus faible que celle qui résulte soit des mesures géodésiques, +soit des observations du pendule. Pendant quelque temps on a pu +croire que l'on éviterait cette contradiction par un meilleur choix des +paramètres introduits pour exprimer ρ en fonction de <i>a</i>. M. Poincaré +a démontré que cet espoir devait être abandonné. Quelle que soit la +loi des densités à l'intérieur de la Terre supposée fluide, pourvu que +cette densité aille toujours en croissant de la surface au centre, il est +impossible de représenter la valeur 1/305,6 du rapport (A-C)/C qui résulte +de la théorie du mouvement de la Terre et des observations, à moins +d'adopter pour l'aplatissement superficiel une valeur inférieure +à 1/297,3.</p> + +<p>Édouard Roche, considérant la contradiction comme bien établie, +en tirait la conclusion que l'intérieur de la Terre ne pouvait pas être +liquide. A notre avis cette conséquence est au moins prématurée, et +cela pour deux raisons: d'abord les mesures géodésiques ne sont ni +assez multipliées ni assez concordantes pour permettre d'affirmer que +l'aplatissement est supérieur à 1/297,3. En second lieu l'intérieur du +globe peut être liquide sans pour cela satisfaire aux conditions qui +servent de base à la théorie de Clairaut.</p> + +<p>On sait que c'est la présence du renflement équatorial de la Terre +qui donne lieu aux phénomènes de précession et de nutation. La +même irrégularité de forme entraîne dans le mouvement de la Lune +des inégalités périodiques, dont l'observation peut conduire à la valeur +de l'aplatissement. Ces inégalités ont été soumises au calcul par +Laplace, par Hansen, et plus récemment (1884) par M. Hill. Deux +seulement d'entre elles ont quelque importance. L'une, portant sur +la longitude, a pour période 18 ans 2/3. La seconde, affectant la latitude, +a pour période un mois lunaire et se détermine plus aisément par +l'observation. De ce fait, la variation de la latitude, en plus ou en +moins, s'élève à 8",38. Une petite fraction de ce chiffre est due à l'action +des planètes, mais on peut l'évaluer séparément. Faye, en discutant +un ensemble important d'observations de la Lune faites à Greenwich, +a trouvé ainsi pour l'aplatissement terrestre 1/293,6. Un groupe +encore plus étendu a donné à M. Helmert 1/(297,8 ± 2,2). L'approximation +n'est pas très élevée, mais elle est destinée à s'améliorer avec le +temps, et cette méthode présente, relativement à la géodésie et aux +observations pendulaires, le mérite de donner un aplatissement moyen, +affranchi des irrégularités locales.</p> + +<p>En revanche les déterminations astronomiques de latitude et de +longitude, combinées soit avec les mesures d'arc, soit avec les mesures +de pesanteur, permettent, au moins en théorie, de construire +une représentation fidèle du géoïde. La mécanique céleste n'élève +pas cette prétention. Doit-on se flatter qu'elle fera connaître la structure +interne, c'est-à-dire la loi de la densité en fonction de la profondeur? +Cet espoir serait également vain, d'après le théorème suivant, +dont la démonstration est due à Stokes:</p> + +<p><i>Le potentiel relatif à l'attraction exercée sur un point extérieur +par une planète tournant d'un mouvement uniforme autour d'un +axe fixe et dont la surface libre, supposée connue, est en même +temps surface de niveau, ne dépend pas de la constitution interne.</i></p> + +<p>Pour bien comprendre la portée de ce théorème, il faut remarquer +que l'on peut modifier la constitution interne, et même d'une infinité +de manières, sans que la surface extérieure soit changée, et cesse +d'être une surface de niveau. Si donc on trouve, en respectant les +hypothèses de Clairaut, une loi de densité en fonction de la profondeur +qui mette d'accord toutes les mesures de la pesanteur faites à la +surface, il ne s'ensuivra pas que la structure intérieure admise soit la +vraie. Les pesanteurs observées seraient les mêmes avec une distribution +tout autre des mêmes matériaux. La même indétermination se +présente si l'on prend pour point de départ l'action observée du renflement +équatorial de la Terre sur les corps célestes.</p> + +<p>Dans l'opinion des meilleurs juges, aucune des trois voies suivies +pour calculer l'aplatissement ne le donne avec assez de précision pour +que l'on puisse affirmer qu'il y a désaccord entre elles. Si jamais la +contradiction venait à être établie, la doctrine de la fluidité interne +ne serait pas pour cela condamnée. On pourrait tout aussi bien renoncer +à l'une des hypothèses de Clairaut, par exemple cesser de +regarder les surfaces d'égale densité comme des ellipsoïdes, ou ne plus +leur attribuer à toutes une même vitesse de rotation. M. Hamy a +d'ailleurs démontré que la réalisation simultanée et rigoureuse de +toutes ces conditions donnerait lieu à un paradoxe mathématique.</p> + +<p>Mais, si l'on ne remplace pas les hypothèses de Clairaut par d'autres +tout aussi arbitraires, l'indétermination du problème devient excessive +et le calcul plus épineux. La seule tentative poussée un peu loin pour +développer en dehors de ces hypothèses la théorie de l'attraction du +globe terrestre est due à Laplace et lui a fourni la matière de beaux +développements mathématiques. Mais l'application concrète de ces +développements donne lieu à des difficultés, et la convergence des +séries n'est pas assurée dans tous les cas. En particulier Laplace s'est +demandé si l'on ne pourrait pas représenter les faits en admettant que +la Terre est formée d'une seule substance, dont la densité croîtrait +avec la pression suivant une loi simple. Il renonce à l'hypothèse que +les surfaces de niveau soient des ellipsoïdes, et admet seulement qu'elles +diffèrent peu d'une sphère. On arrive ainsi à représenter passablement +les observations, avec un coefficient de compressibilité admissible. +Toutefois, ce que l'on sait de la diversité des matériaux de +l'écorce terrestre ne permet guère d'espérer que cette théorie corresponde +de près à la réalité.</p> + +<p>De même que les mesures d'arc de méridien, les observations du +pendule deviennent plus instructives si on leur demande non pas +seulement la définition géométrique approchée de la surface terrestre, +mais l'indication des irrégularités locales.</p> + +<p>De longue date, on s'est aperçu que la partie variable de la pesanteur +n'est pas proportionnelle au carré du sinus de la latitude. L'écart +peut être attribué à une réduction défectueuse. Sans parler des difficultés +créées par la résistance de l'air et celle des supports, on n'observe +pas le pendule sur l'ellipsoïde de révolution ni même sur le +géoïde, mais à une certaine altitude. De là résultent trois effets perturbateurs:</p> + +<p>1° éloignement plus grand du centre de la Terre;</p> + +<p>2° augmentation de la force centrifuge; 3° attraction du massif saillant, +s'ajoutant à celle du globe. Les deux premiers effets tendent à +diminuer la pesanteur apparente, le troisième à l'accroître.</p> + +<p>Le dernier terme est le plus important et le plus difficile à calculer. +On l'évalue par une formule due à Bouguer et qui suppose la +masse continentale ou la montagne simplement ajoutée au géoïde. Il +est remarquable que la pesanteur ainsi calculée est toujours trop forte. +On obtiendrait, en général, un meilleur résultat en appliquant les deux +premières corrections et négligeant la troisième. C'est ce que Faye a +proposé de faire dans tous les cas. Il y aurait, d'après lui, une anomalie +de structure interne qui ferait équilibre à l'attraction des montagnes.</p> + +<p>De même, la pesanteur est le plus souvent, dans les petites îles, en +excès sur le chiffre que la latitude fait prévoir. Cet excès deviendrait +encore plus marqué si l'on tenait compte de ce que la mer environnante +remplace dans le géoïde des matières plus denses.</p> + +<p>Enfin, il est à prévoir que, si l'on mesure la latitude successivement +au nord et au sud d'une montagne, le changement sera plus fort que +celui qui répond au chemin parcouru sur le méridien. La verticale +est, des deux côtés, déviée vers la montagne par l'attraction de +celle-ci. Mais, quand on calcule cette déviation d'après la densité +probable des matériaux qui forment la montagne, on trouve ordinairement +un chiffre plus fort que l'effet observé.</p> + +<p>Bouguer, qui a mis le premier ce fait en évidence par des mesures +de latitude exécutées de part et d'autre du Chimborazo, était conduit +à attribuer à la montagne une densité très faible et invraisemblable. +Il lui semblait, d'après cela, qu'il devait exister à l'intérieur de vastes +cavités. Cette opinion n'est pas confirmée par les études stratigraphiques. +Les couches se retrouvent régulières et continues d'un versant +à l'autre et les coupes naturelles pratiquées par l'érosion ne +révèlent pas les cavités dont il s'agit. Le fait même, quoique fréquent, +n'est pas universel. Les Alpes, l'Himalaya, le manifestent à +un haut degré, mais dans le Caucase, d'après le général Stebnitsky, +les déviations de la verticale sont passablement expliquées par l'attraction +des masses visibles.</p> + +<p>Airy a émis, en 1855, l'idée que les montagnes possèdent en +quelque sorte des racines. Chacune d'elles est portée par un prolongement +souterrain formant flotteur, proportionné à son importance +et tenant la place du liquide plus dense dans lequel il plonge. Toute +excroissance de l'écorce serait ainsi compensée par un défaut de +densité, d'où résulterait une diminution de la pesanteur. Cette compensation, +supposée générale, réaliserait le principe de l'isostase, +c'est-à-dire l'égalité des pressions au centre sur différentes colonnes +partant de la surface.</p> + +<p>Il semble qu'un pas reste à franchir pour expliquer comment aucun +déficit de pesanteur n'apparaît dans les îles et sur la mer. Faye +a tenté de le faire en introduisant la considération de la température +des eaux marines. Le fond des océans, sous toutes les latitudes, est +à une température voisine de celle de la glace fondante. Au même +niveau, sous les continents, la température atteint ou dépasse 100°. +Il y a donc discordance entre les surfaces de niveau et les isothermes. +Sous les parties occupées par la mer, la solidification marche plus +vite et s'est propagée à une profondeur plus grande. Or, beaucoup +de roches augmentent de densité, quand elles se solidifient, après +fusion. Il y a donc sous les mers excès de densité, par suite excès +d'attraction, ou tout au moins compensation approchée à la faible +densité de l'eau.</p> + +<p>Les géologues sont demeurés, en général, sceptiques en ce qui +concerne l'efficacité de la cause invoquée par Faye. La conductibilité +des roches pour la chaleur est si faible que l'action de la mer, pour +accroître l'épaisseur de l'écorce, semble devoir être insignifiante ou +limitée à une courte période. D'ailleurs, si le gain de densité qui +accompagne la solidification est sensible pour certaines substances +minérales, il est nul ou même négatif pour beaucoup d'autres, notamment +pour le fer, dont le rôle dans la composition du globe terrestre +semble considérable. A mettre les choses au mieux, la plus +grande épaisseur de l'écorce sous les mers ne suppléerait pas à l'insuffisante +attraction de la couche liquide.</p> + +<p>Il y a donc lieu, ainsi que l'a proposé M. Le Conte, de renverser la +relation de cause à effet. Ce n'est pas la présence de l'eau qui augmente +la densité des couches sous-jacentes; c'est, au contraire, la +forte densité initiale de ces mêmes régions qui a déterminé leur +affaissement, et en a fait des lits tout préparés pour les océans futurs. +Il est bien vrai que l'équilibre isostatique ainsi réalisé aura été +troublé par l'accumulation de l'eau; mais il aura pu être rétabli par +un affaissement ultérieur; et cette vue prend une certaine consistance +en présence du fait, aujourd'hui avéré, que les fosses océaniques +correspondent à des régions instables et sont le centre habituel +des grands ébranlements sismiques.</p> + +<p>Quel que soit le mécanisme de la compensation, elle est réalisée +avec une approximation remarquable. Non seulement la surface des +mers s'écarte peu, au voisinage des côtes, de l'ellipsoïde de révolution, +mais l'intensité de la pesanteur garde au milieu même de +l'océan des valeurs tout à fait normales, au lieu d'être en déficit +comme elle devrait l'être s'il y avait indépendance entre l'altitude et +la densité de la croûte. Ce dernier résultat est fondé sur les recherches +du Dr Hecker, qui est parvenu récemment à obtenir des mesures +précises de la pesanteur en pleine mer<a id="footnotetag9" name="footnotetag9"></a> +<a href="#footnote9"><sup class="sml">9</sup></a>. On n'utilise point +pour cela les observations du pendule, qui sont impraticables à bord +des navires. On leur substitue l'observation simultanée du point +d'ébullition de l'eau et de la colonne barométrique. La première lecture +donne, en effet, pour la pression atmosphérique une valeur +indépendante de l'attraction terrestre, au lieu que la seconde en est +affectée, et, de leur comparaison, il est possible de déduire l'intensité +de la pesanteur.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote9" +name="footnote9"><b>Note 9: </b></a><a href="#footnotetag9"> +(retour) </a> <i>Helmert</i>, <i>Dr Heckers Bestimmung der Schwerkraft auf dem Atlantischen +Ocean</i>. Berlin, 1902.</blockquote> + +<p>M. Helmert, qui a discuté les observations du Dr Hecker, est aussi +l'auteur d'une méthode remarquable, dite <i>méthode de condensation</i>, +pour réduire à un niveau uniforme les observations du pendule. Le +principe de ses calculs est l'introduction d'une surface fictive S parallèle +au géoïde et s'en écartant partout de 21km, de manière à laisser +à l'extérieur toutes les fosses océaniques. On réduit les observations +du pendule aux points correspondants de la surface S, suivant la verticale, +d'après la connaissance que l'on possède de l'altitude et de la +constitution géologique aux environs de chaque station. On évite +ainsi les difficultés de calcul qui se présentent quand on prend pour +surface de comparaison le géoïde, et qui tiennent au défaut de convergence +des séries. M. Helmert trouve ainsi, en appelant ψ la latitude +géographique, <i>l</i> la longueur du pendule à secondes, <i>g</i> l'accélération +due à la pesanteur, ε l'aplatissement:</p> + +<p><i>l</i> = 0m,990918 (1 + 0,005310 sin² ψ),</p> + +<p><i>g</i> = 9m,7800 (1 + 0,005310 sin² ψ),</p> + +<p>ε = 1/(299,26 ± 1,26).</p> + +<p>On voit par ce dernier chiffre que la méthode suivie accroît la +divergence entre les mesures géodésiques et les observations du pendule, +mais établit un accord suffisant entre celles-ci et les inductions +tirées de la mécanique céleste et des hypothèses de Clairaut.</p> + +<p>Enfin, des études récentes poursuivies par le service géodésique +des États-Unis jettent du jour sur une question subsidiaire mais intéressante. +Lorsque les montagnes voient se modifier, à la longue, leur +forme et leur altitude, un mouvement partiel, dans le sens vertical, est +réclamé pour le réajustement isostatique. Bien des failles ou ruptures +semblent effectivement dues à cette cause; mais leur production est +retardée par la cohésion des matériaux, et il subsistera des anomalies +locales. Effectivement, les massifs montagneux étudiés en Amérique +accusent chacun un déficit général de pesanteur, si l'on ne tient pas +compte de leurs racines probables. Mais ce déficit n'atteint pas son +maximum aux sommets les plus élevés, comme il devrait arriver si +chaque montagne flottait isolément. Il faut considérer le massif dans +son ensemble comme flottant, mais certains sommets sont dépourvus +de racines propres, et soutenus en partie par la rigidité des parties +voisines, sans que la surcharge ainsi imposée à la croûte puisse excéder +la limite de sa résistance.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c7" id="c7"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE VII.</h3> + +<h4>LA STRUCTURE INTERNE D'APRÈS LES DONNÉES DE L'ASTRONOMIE<br> +ET DE LA GÉOLOGIE.</h4> + +<hr class="short"> + +<p>Les <i>Principes de Philosophie</i> de Descartes, publiés à Amsterdam +en 1644, renferment, au sujet de l'état intérieur du globe terrestre, la +première indication qui n'ait pas un caractère de fiction poétique ou +de légende religieuse. Descartes est un adhérent du système de +Copernic. Il assimile notre globe à ceux que nous voyons flotter dans +l'espace et dont plusieurs sont lumineux par eux-mêmes. La Terre, +elle aussi, a dû traverser une période d'incandescence. Elle est un +astre éteint, conservant dans son intérieur un feu central. La chaleur +observée dans les mines, les éruptions volcaniques, les filons métallifères +qui s'insinuent près de la surface, les dislocations mêmes de la +croûte, sont pour Descartes autant d'indices de l'état igné de l'intérieur.</p> + +<p>Newton, sans être aussi explicite, se place au même point de vue. +La forme sphéroïdale est, à ses yeux, la manifestation d'un état +d'équilibre relatif. L'aplatissement polaire est commandé par les lois +de l'hydrostatique. Pour la facilité du calcul, Newton part de l'hypothèse +d'une Terre homogène, mais il ne doute pas que la densité +n'aille en croissant vers le centre. Cela suppose que les éléments +sont mobiles et que leur répartition s'est faite librement. Pour évaluer +la densité moyenne du globe comparée à celle de l'eau, Newton +ne dispose que de données bien incomplètes. Il l'estime finalement +entre 5 et 6, ce que nous savons aujourd'hui être parfaitement exact.</p> + +<p>On doit à Bouguer d'avoir indiqué une méthode rationnelle pour +arriver au même but. Si l'on compare les latitudes observées au nord +et au sud d'une montagne isolée, on trouve une différence plus +grande que celle qui répond au chemin parcouru, parce que l'attraction +de la montagne dévie la verticale en deux sens opposés. De la +déviation, on déduit le rapport des masses de la montagne et du globe +terrestre. La densité de la montagne est connue par l'étude des +roches qui la composent, son volume par l'observation de sa forme. +On connaît, d'autre part, avec une approximation suffisante, le volume +du globe terrestre; on peut donc calculer sa densité.</p> + +<p>Cette méthode ne comporte qu'une faible précision. La déviation +observée est petite et la densité moyenne de la montagne ordinairement +mal connue. Il y aurait peut-être une exception à faire en faveur +de la détermination exécutée en 1880 par Mendenhall sur le Fusiyama. +Ce volcan célèbre du Japon présente un cône très régulier de 3731m +de hauteur, et sa densité moyenne, évaluée à 2,12, conduit au chiffre +5,77 pour celle du globe terrestre. Mais, si la théorie de l'isostase, +appuyée, comme nous l'avons vu au chapitre précédent, par des faits +nombreux, est exacte, toute excroissance un peu forte de l'écorce est +l'indice d'une anomalie de la densité dans les couches profondes, et +les bases du calcul deviennent ainsi très incertaines.</p> + +<p>La même objection s'applique aux conséquences que l'on est tenté +de tirer de la diminution de la pesanteur observée sur les montagnes. +Cette diminution est plus forte que si l'on supposait la montagne simplement +ajoutée au géoïde, parce que tout massif saillant repose sur +une base souterraine, formée elle-même de couches de faible densité. +Mais, suivant l'étendue ou l'importance que l'on accorde à ces racines, +on est conduit à des valeurs très différentes pour la densité moyenne +du globe terrestre. Les expériences de Carlini sur le mont Cenis lui +ont donné 4,39, chiffre porté par les corrections de Schmidt à 4,84.</p> + +<p>Un troisième procédé, qui a l'avantage de s'appliquer dans les +régions où la constitution de l'écorce peut être présumée normale, +consiste à mesurer la variation de l'intensité de la pesanteur suivant +la verticale quand on s'enfonce dans un puits de mine.</p> + +<p>Huygens avait suggéré cette expérience dès 1682, dans la pensée +qu'il en résulterait un argument contre le principe de la gravitation +universelle formulé trois ans auparavant par Newton. «Un corps +porté au fond d'un puits ou dans quelque carrière ou mine profonde, +dit-il, devrait perdre beaucoup de sa pesanteur. Mais on n'a pas +trouvé, que je sache, qu'il en perde quoi que ce soit.»</p> + +<p>Huygens a raison, et encore partiellement, si l'on joint à la doctrine +de l'attraction universelle l'hypothèse d'une Terre homogène. +En ce cas l'intensité de l'attraction, quand on pénètre dans l'intérieur, +varie comme la distance au centre. Il en est autrement si l'on suppose +la Terre hétérogène et les matériaux les plus compacts rassemblés +dans les couches profondes. Il se peut très bien alors que la gravitation +s'accentue, et c'est en effet ce qui arrive, mais on ne doit point +s'attendre à ce que la variation soit rapide. Ainsi dans l'hypothèse de +Roche, choisie surtout en vue de rendre facilement intégrable l'équation +de Clairaut, la pesanteur augmente jusqu'à une profondeur égale +à 1/7 du rayon. Le maximum atteint surpasse de 1/20 la pesanteur à la +surface.</p> + +<p>Dans cet ordre d'idées le travail expérimental qui semble mériter +le plus de confiance est celui de M. de Sterneck. Des pendules ont +été disposés à des profondeurs diverses dans un puits de mine à Przibram, +jusqu'à 1000m au-dessous du sol. La pesanteur augmente d'une +manière sensible. On en déduit le rapport ρ/Δ de la densité superficielle +à la densité moyenne, mais la densité superficielle elle-même n'est +pas connue avec la précision désirable. On a trouvé pour Δ des +valeurs comprises entre 5,01 et 6,28.</p> + +<p>La moyenne de ces nombres s'accorde bien avec le résultat d'expériences +physiques qui semblent plus susceptibles d'exactitude. Une +petite masse métallique suspendue à un fil fin, sans torsion, prend une +certaine position d'équilibre sous l'influence de l'attraction terrestre. +On en approche une grosse sphère de métal: la position d'équilibre +est modifiée. De l'étude des oscillations qui se produisent dans les +deux cas autour de la position d'équilibre on déduit le rapport des +attractions et, comme on connaît le rapport des distances, on peut +calculer le rapport des masses.</p> + +<p>La première application de cette méthode a été faite par Cavendish +en 1797. Depuis l'expérience a été reprise avec une recherche de précision +plus grande par divers physiciens, notamment par Cornu et +Baille. On adopte généralement 5,6 comme densité moyenne conclue +de ces recherches, sans pouvoir répondre de la décimale suivante.</p> + +<p>Quand on pénètre dans l'intérieur de la Terre, l'accroissement de +température est encore plus aisé à constater que celui de la pesanteur. +On ne peut naturellement lui assigner un taux régulier ni dans une +couche superficielle de quelques mètres, soumise aux variations annuelles, +ni dans les régions où abondent les émanations volcaniques +et les sources thermales. Quand on se place en dehors de ces +influences perturbatrices, on observe toujours un échauffement et +l'on est conduit à définir un <i>degré géothermique</i>, c'est-à-dire le +nombre de mètres dont il faut s'enfoncer dans le sol pour voir monter +d'un degré le thermomètre centigrade.</p> + +<p>En moyenne le degré géothermique est de 40m mais il y a des +anomalies locales et l'on peut citer des chiffres compris entre 86m +et 15m. Les faibles valeurs (15m à 25m) se rencontrent surtout dans les +mines de houille. Les surfaces isothermes se relèvent sous les montagnes, +mais moins que le sol lui-même, et moins encore sous les +massifs élevés, habituellement couverts de neige ou de glace. Le +degré géothermique augmente quelque peu avec la profondeur, d'où +la conséquence probable que la température tend vers une valeur +à peu près constante et subit, quand on marche en sens contraire, +l'influence réfrigérante du milieu ambiant.</p> + +<p>Divers savants ont tenté d'interpréter autrement une série d'expériences +faites au Sperenberg, près de Berlin, et poussée jusqu'à 1260m +de profondeur. La plus grande partie du sondage traversait une couche +de sel gemme. Des températures observées, M. Dunker a conclu la +formule</p> + +<p>T = 7°,10 + 0°,01299s - 0°,000001258s²,</p> + +<p>où T est la température en degrés centigrades, s la profondeur en +pieds. Si l'on appliquait cette formule sans restriction, l'on trouverait +à 1621m de la surface un maximum de 50°,9 et au centre de la +Terre une température extrêmement basse. Sans aller jusque-là, +Mohr, Cari Vogt ont émis l'opinion que les expériences du Sperenberg +condamnaient la croyance au feu central. Mais cette conclusion +n'est nullement fondée. Le coefficient du terme en s² est très incertain, +et les observations seraient tout aussi bien représentées par une +formule à quatre termes, où le coefficient du terme en s³ serait +positif. L'existence même d'un maximum à 1621m, conclue par extrapolation, +est nettement démentie par deux expériences plus récentes, +dont les résultats sont résumés dans le Tableau suivant:</p> + +<pre> + Plus grande Degré + profondeur Température géothermique +Localité. atteinte extrême moyen +Schladebach (Saxe prussienne) 1716m 56° 35m,7 +Paruschowitz (Haute-Silésie) 2003m 69°,3 34m +</pre> + +<p>Il n'y a donc pas de raison sérieuse pour douter que l'intérieur de +notre globe soit très chaud. Si la température tend à croître plus +lentement avec la profondeur, ce n'est pas qu'elle soit destinée +à diminuer plus loin: cela manifeste seulement l'influence réfrigérante +de l'espace externe.</p> + +<p>Thomson et Tait ont cherché à se rendre compte du mode de +répartition des températures dans l'hypothèse de la fluidité totale. +Une égalité approximative a dû se produire dans toute la masse. Les +parties denses, accumulées au centre, sont mieux défendues du refroidissement. +Mais, d'autre part, en devenant plus chaudes, elles perdent +leur excès de densité et sont ramenées vers la surface. Il y a ainsi un +brassage qui tend à rendre la température uniforme. Mais, dès qu'une +croûte superficielle est formée, cette croûte est soustraite au mélange. +Rayonnant vers les espaces célestes, elle emprunte de la chaleur aux +couches inférieures et le refroidissement progresse ainsi vers le +centre avec une extrême lenteur. Si l'on admet une température initiale +de 4000 degrés, on trouve après 100 millions d'années un degré +géothermique croissant jusqu'à 30km de profondeur, puis en décroissance +lente vers le centre.</p> + +<p>La valeur actuelle du degré géothermique semble indiquer que la +solidification superficielle ne remonte pas si haut dans le passé. +D'après Lord Kelvin il a dû s'écouler, depuis que la surface est +devenue solide, 10 millions d'années au moins, 100 millions au plus. +Le premier chiffre paraît plus voisin de la vérité que le second. Si la +croûte était plus moderne, l'influence de la chaleur interne sur la +température de la surface serait plus sensible. Si la croûte était plus +ancienne, l'échauffement avec la profondeur serait plus lent.</p> + +<p>Même avec des limites aussi largement écartées, cette évaluation +présente un grand intérêt, en ce qu'elle assigne une limite supérieure +à la durée des phénomènes géologiques. Mais des objections sérieuses +ont été faites à la théorie de Lord Kelvin. Elle suppose que, une fois +la première croûte formée, la chaleur n'arrive plus à la surface que +par conductibilité. Or les épanchements de lave, les émissions gazeuses, +les sources thermales sont pour la chaleur interne des agents +très actifs de déperdition, et devaient l'être encore plus quand l'écorce +était mince. Les bases du calcul sont par suite très incertaines.</p> + +<p>Une fois que la croûte est devenue assez épaisse pour mettre +obstacle aux épanchements venus de l'intérieur, le refroidissement de +la surface suit une marche rapide à cause de la mauvaise conductibilité +des roches. Dès à présent, pour le globe terrestre, on peut dire +que la température superficielle est maintenue seulement par la +radiation solaire et, dans une très faible mesure, par la chaleur +interne. L'état final d'équilibre est subordonné à la composition de +l'atmosphère et à sa capacité pour absorber les radiations obscures.</p> + +<p><i>Impossibilité prétendue d'une écorce solide.</i>--On a soutenu +qu'à aucun moment une écorce solide n'avait pu se former. La plupart +des roches augmentent un peu de densité quand elles passent +à l'état solide. Elles ne peuvent donc pas, comme des blocs de glace, +nager sur le liquide qui a formé les scories. Elles doivent plonger, +s'accumuler, à ce que l'on suppose, vers le centre, de telle sorte que +la solidification progresse lentement du centre à la surface.</p> + +<p>Cet argument est sans force, parce qu'il ne tient pas compte de la +diversité des matériaux qui composent la Terre. Plusieurs minéraux, +parmi ceux qui jouent un rôle important dans la composition du +globe, se dilatent en se solidifiant, comme la glace. Le fer notamment +est dans ce cas. Nous avons là déjà les éléments d'une croûte destinée +à se maintenir. De plus les matériaux du globe fluide ne peuvent +manquer de se superposer à peu près par ordre de densité décroissante. +Les scories formées ne peuvent plonger sans rencontrer bientôt +une couche de composition différente dont la densité surpasse la +leur, et le mouvement de descente se trouve arrêté. C'est, en définitive, +la couche superficielle qui se solidifie d'abord.</p> + +<p><i>Impossibilité actuelle d'un noyau solide.</i>--La marche régulière +du degré géothermique rend très probable l'existence, dans l'intérieur +du globe terrestre, d'une température capable de fondre tous +les minéraux connus.</p> + +<p>Il se peut, d'autre part, que, pour certains de ces minéraux, la +pression croissante soit un obstacle à la fusion. L'augmentation de la +température avec la profondeur peut se ralentir. L'augmentation de +la pression ne le peut pas. On trouve qu'elle doit atteindre, au centre +de la Terre, 1700000 atmosphères dans l'hypothèse de l'homogénéité, +3 millions d'atmosphères dans une hypothèse assez vraisemblable sur +l'accroissement de la densité avec la profondeur.</p> + +<p>Sous de pareilles pressions, il est certain que tous les solides +s'écrasent et se pulvérisent. Même l'acier le plus fin ne résiste guère +au delà de 1000km. Il n'y a donc pas à compter sur la rigidité des +matériaux pour maintenir à la Terre sa figure, pour s'opposer aux +déformations que les forces extérieures tendent à produire.</p> + +<p>Cette tendance existe, les marées océaniques en fournissent la +preuve. La Terre est défendue contre elle non par la ténacité +de ces matériaux, mais par leur viscosité qui les rend insensibles +aux sollicitations extérieures quand celles-ci changent fréquemment +de sens.</p> + +<p>Les énormes pressions qui règnent à l'intérieur du globe ne permettent +pas aux métaux ni à leurs composés de passer à l'état de +fluides parfaits. Cela est particulièrement applicable aux substances +qui, à l'inverse de la glace, se dilatent par la fusion. Le Dr Barus +a fait à ce sujet des expériences intéressantes sur les roches qui, en +fondant, deviennent pâteuses. Il a trouvé qu'un accroissement de +200atm par degré centigrade maintient la viscosité constante (<span class="sc">King</span> +and <span class="sc">Barus</span>, <i>Amer. Journal of Science</i>, Vol. XLV, 1893).</p> + +<p>L'intérieur du globe terrestre, ne pouvant être ni rigide ni parfaitement +fluide, affecte sans doute un état visqueux, impossible à réaliser +dans nos laboratoires faute de pressions suffisantes et dans lequel les +frottements intérieurs jouent un rôle très important, en raison du +rapprochement des molécules.</p> + +<p>Des indications suggestives sont fournies à ce sujet par diverses +recherches modernes. Le colonel Burrard, étudiant les variations de +la pesanteur dans l'Inde, trouve que les anomalies de la densité +cessent d'être sensibles vers 40km ou 50km de profondeur. Les énormes +pressions qui règnent dans cette zone amèneraient les éléments chimiques +les plus divers à un degré de densité presque uniforme, et +l'on comprend ainsi que les métaux lourds puissent être injectés dans +les filons jusque près de la surface, au lieu d'être relégués dans les +couches lointaines.</p> + +<p>L'étude de la propagation des tremblements de terre, faite par le +professeur Milne, lui a montré que les secousses sismiques se propagent +par l'intérieur du globe plus rapidement que par l'écorce. +C'est ainsi que l'ébranlement désastreux qui a détruit en 1905 la ville +de San-Francisco est parvenu à Edimbourg en sept minutes. Les +couches profondes transmettent donc les vibrations comme le ferait +une matière très élastique, très dense, très homogène, ce qui ne veut +pas dire qu'elles aient toutes les propriétés d'un métal à la température +ordinaire.</p> + +<p><i>Raisons mathématiques invoquées contre l'existence actuelle +d'une écorce mince.</i>--Le degré géothermique constaté semble devoir +amener l'état liquide à 40km ou 50km de profondeur. L'écrasement +des solides par la pression se produirait plus vite encore. La presque +totalité de la matière du globe terrestre est donc dénuée de rigidité.</p> + +<p>Il se trouve cependant que la théorie du mouvement de la Terre +autour de son centre de gravité, théorie développée par les géomètres +en supposant la Terre rigide, donne une représentation satisfaisante +des phénomènes de précession et de nutation, ainsi que de la grandeur +des marées.</p> + +<p>Les mathématiciens qui ont fondé cette doctrine n'y ont point vu +de difficulté. Ainsi Laplace dit: «Les phénomènes de la précession +et de la nutation sont exactement les mêmes que si la mer formait +une masse solide avec le sphéroïde qu'elle recouvre» (<i>Mécanique +céleste</i>, Livre V). Poisson exprime la même opinion: «Les tremblements +de terre, les explosions volcaniques, le souffle du vent contre +les côtes, les frottements et la pression de la mer sur la partie solide +du sphéroïde terrestre, répondant à des actions mutuelles des parties +du système, n'influent pas sur la durée du jour.» (<i>Mécanique</i>, t. II, +p. 461).</p> + +<p>Depuis, on a tenté de reprendre la théorie sans supposer au début +la Terre solide, et les objections ont surgi. Ainsi Hopkins (<i>Philosophical +Transactions</i>, 1839) trouve qu'une écorce dont l'épaisseur +ne serait pas au moins le quart ou le cinquième du rayon devrait se +gonfler et s'affaisser périodiquement, dans une mesure qui ne pourrait +échapper à l'observation.</p> + +<p>Lord Kelvin (<i>Phil. Trans.</i>, 1863) estime que, si la plus grande +partie de la Terre n'était pas solide, les phénomènes de précession et +de nutation auraient des périodes différentes de celles que l'on observe. +De plus, les marées ne se manifesteraient pas, la même déformation +s'imposant simultanément à l'eau de la mer et à l'écorce terrestre +supposée mince.</p> + +<p>Dans un écrit ultérieur, Lord Kelvin abandonne l'argument tiré +de la précession et de la nutation et ne retient que celui qui se fonde +sur la théorie des marées.</p> + +<p>M. G.-H. Darwin (<i>Phil. Trans.</i>, 1882) trouve qu'une écorce +moins épaisse que le cinquième du rayon ou moins rigide que l'acier +ne pourrait ni résister aux oscillations du fluide intérieur, ni supporter +sans fléchir le poids des massifs montagneux. Le calcul lui +indique aussi qu'un sphéroïde en majeure partie liquide serait sujet +à une variation périodique dans la durée de rotation. Cette variation +ne pourrait manquer de se répercuter en apparence sur la période +des phénomènes astronomiques.</p> + +<p>Quel que soit le mérite mathématique de ces travaux, il est extrêmement +probable que la manière dont on a introduit la viscosité du +liquide interne dans les calculs n'est pas conforme à la réalité. Nous +ne savons pas ce que peut être le frottement intérieur dans un liquide +soumis à d'aussi fortes pressions. Déjà l'eau de la mer ne suit l'attraction +du Soleil et de la Lune qu'avec une lenteur manifeste. C'est +ainsi que l'heure de la haute mer présente, par rapport au passage de +la Lune au méridien, un retard variable, mais qui atteint communément +plusieurs heures. Ce retard ne peut manquer d'être encore plus +grand dans le cas du fluide interne; et, comme les forces attractives +changent de sens en peu d'heures, par suite du mouvement diurne, +le fluide n'a plus le temps de se déformer ou de réagir sur l'écorce. +Il ne fait qu'osciller très faiblement autour d'une figure d'équilibre +moyenne ou subir une circulation régulière.</p> + +<p>De même la surcharge imposée par les montagnes cessera de paraître +excessive si l'on introduit la notion de l'hétérogénéité du +Globe terrestre. Il suffit d'admettre, comme Airy l'avait déjà indiqué, +que les montagnes se prolongent, au-dessous du niveau moyen +des plaines, par des racines moins denses que l'ensemble de la croûte. +Elles sont alors soutenues à la manière des corps flottants, sans faire +aucunement appel à la ténacité des parties voisines.</p> + +<br> + +<p><i>Arguments de fait en faveur de l'existence d'une écorce mince.</i>--Une +première présomption, à l'appui de la mobilité interne du +Globe terrestre, résulte des petites variations constatées dans les latitudes +géographiques. L'axe principal d'inertie, qui coïncide à peu +près avec l'axe de rotation, n'est pas fixe à la surface du Globe, +comme il devrait l'être si celui-ci était solide. D'après les travaux du +Service international (<i>Bull. Astr.</i>, t. XVIII, p. 280), l'amplitude de +l'oscillation du pôle a atteint 0",20 de 1895 à 1897, elle est retombée +à 0",13 en 1899, à 0",08 en 1900. Ces résultats sont fournis par +l'ensemble des six stations distribuées sur le parallèle de 39°. Il y a +une période annuelle, compliquée d'une période de 430 jours. Cette +dernière a été découverte expérimentalement par M. Chandler, qui +lui attribuait à l'origine une amplitude de 0",13. On a tenté sans +succès d'expliquer ces déplacements par des transports de matériaux +à la surface du Globe (érosion et charriage par les fleuves, dérive des +glaces polaires, desséchements de mers intérieures). On pourrait +plutôt en rendre compte par une variation de l'influence magnétique +du Soleil, comme l'a proposé le Dr Halm, ou comme contre-coup +d'une action météorologique. Ainsi un changement de pression représenté +par 0m,008 de mercure correspondrait à une variation de 0m,10 +du niveau de l'Océan. Si ce changement se produisait à la fois sur la +dixième partie de la surface de la Terre, il pourrait en résulter un +déplacement de 0",16 dans la direction d'un axe principal d'inertie +du Globe. Mais ni le baromètre, ni l'aiguille aimantée, ni l'activité +solaire ne montrent la même périodicité que les latitudes.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/082.png"></p> + +<p>Au contraire, la fluctuation des latitudes peut très bien être regardée +comme une conséquence de la circulation du fluide interne, sans +marées visibles. M. Volterra a démontré (<i>Acta Matematica</i>, 1899) +que toute anomalie présentée par la rotation libre d'un corps peut +être expliquée par des mouvements internes qui ne changent ni la +forme, ni l'intensité de l'attraction à l'extérieur. La variation des +latitudes est donc en faveur d'un état fluide ou tout au moins visqueux +de l'intérieur du Globe, état compatible avec une circulation +régulière. Il est beaucoup plus difficile d'en rendre compte si toute +la masse du Globe est solide.</p> + +<p>La distribution des volcans sur tout le contour de l'Océan Pacifique, +sur l'axe de l'Atlantique, sur la ligne des fosses méditerranéennes, +l'ampleur et la généralité des éruptions, l'activité indéfinie +de certains orifices, le retour simultané de l'effervescence, souvent +constaté dans tous les volcans d'une même région, montrent que +l'ensemble des volcans doit s'alimenter à un réservoir commun. Il est +inadmissible d'installer, comme ont voulu le faire certains géologues, +une poche de lave distincte sous chaque montagne éruptive.</p> + +<p>D'après cela, l'on doit conclure qu'à une distance relativement +faible de la surface, les matières se présentent à l'état fluide, ou +repassent facilement à l'état fluide dès qu'une communication est +établie avec le dehors, de manière à permettre un abaissement de +pression. Les infiltrations de la mer ou des eaux douces ne sont nullement +nécessaires pour provoquer des éruptions. Celles-ci apparaissent +sur toutes les grandes cassures de l'écorce terrestre, même +au centre de l'Asie.</p> + +<p>L'ordre et la distribution des matériaux dans l'écorce terrestre +font voir aussi qu'il existe, à une profondeur relativement faible, un +réservoir commun où tous les éléments chimiques se rencontrent. +Ils ont pu ainsi être accidentellement mélangés et amenés jusque près +de la surface où cependant les éléments légers dominent toujours si +l'on considère de grandes étendues.</p> + +<p>M. de Launay a montré (<i>Comptes rendus</i>, t. CXXXVIII, 14 mars +1904) que l'on peut assigner par des considérations géologiques +l'ordre de superposition des éléments chimiques les plus répandus +dans la Terre, à l'époque où elle a cessé d'être entièrement fluide. +On est amené ainsi à diviser les corps simples en sept groupes, dont +le premier est formé par l'hydrogène, le dernier par les métaux précieux +et denses. Il se trouve que ces sept groupes se partagent aussi +très nettement par la considération des poids atomiques qui vont en +croissant avec la profondeur.</p> + +<p>La conclusion de M. de Launay est celle-ci: «Dans la fluidité +première de notre planète, les éléments chimiques déjà constitués se +sont placés à des distances du centre d'autant plus grandes que leur +poids atomique était plus faible, comme si les atomes, absolument +libres de toute affinité chimique à ces hautes températures, avaient +uniquement et individuellement obéi, dans une sphère fluide en rotation, +à l'attraction centrale combinée avec la force centrifuge.»</p> + +<p>Cette circonstance témoigne, non seulement de la fluidité primitive, +mais d'une fluidité relativement récente. Il a fallu, en effet, que +le mélange au moins accidentel de tous les éléments soit demeuré +possible jusque près de la surface. Autrement les métaux denses, +accumulés près du centre, auraient été séparés de nous par des cloisons +solides et nous seraient demeurés à jamais inconnus.</p> + +<p>Nous verrons par la suite que l'étude de la surface de la Lune +apporte aussi des arguments d'une grande valeur à l'appui de la doctrine +de la fluidité interne.</p> +<hr class="short"> +<br><br> + +<a name="c8" id="c8"></a><br><br> +<h2>SECONDE PARTIE.</h2> + +<h4>LA LUNE.</h4> +<hr class="short"> + +<br><br> + +<h3>CHAPITRE VIII.</h3> + +<h4>LA CONFIGURATION DE LA LUNE ÉTUDIÉE PAR LES MÉTHODES<br> +GRAPHIQUES ET MICROMÉTRIQUES.<br> +LES CARTES LUNAIRES.</h4> + +<hr class="short"> + +<p>La Lune est, sans comparaison, de tous les corps célestes, celui +qui s'approche le plus de la Terre. Sa surface nous apparaît avec une +netteté et une permanence absolue, sans interposition d'enveloppes +vaporeuses. La perception des détails n'y est limitée que par l'insuffisance +de nos moyens optiques et par l'agitation de l'atmosphère +terrestre. Notre satellite est donc l'intermédiaire indiqué pour passer +de l'étude de la Terre à celle des autres planètes.</p> + +<p>Quand on regarde la Lune par une nuit claire, son éclat est trop +vif pour un oeil accoutumé à l'obscurité. Les différences de teinte +s'apprécient mal; on pourrait croire que l'astre est lumineux par lui-même. +Il n'en est rien cependant, comme le montrent le phénomène +des phases et celui de la lumière cendrée. La Lune n'est visible que +par la lumière solaire qu'elle nous renvoie, et qui reste encore très +sensible, après s'être diffusée une fois sur la Terre, une fois sur la +Lune, et avoir traversé trois fois toute notre atmosphère.</p> + +<p>Les taches se voient mieux dans le jour, surtout un peu avant le +lever ou un peu après le coucher du Soleil. Quand la Lune est près +de l'horizon, son éclat ne diffère pas beaucoup de celui d'une montagne +rocailleuse éloignée. C'est probablement une remarque de ce +genre qui a conduit Thalès (cité par Théodoret) à penser que la Lune +était formée de la même substance que la Terre. Démocrite ajoute +que les taches doivent résulter de la présence de montagnes et de +vallées. On peut, en effet, si l'on est doué d'une bonne vue, constater +sans instruments des irrégularités sur la ligne de séparation de +l'ombre et de la lumière, ligne pour laquelle nous adopterons désormais +l'appellation abrégée de <i>terminateur</i>.</p> + +<p>Xénophane (cité par <span class="sc">Cicéron</span>, <i>Questions académiques</i>, Livre IV) +va plus loin. Son opinion est que la Lune est habitée, qu'il s'y trouve +en grand nombre des montagnes et des villes. Une croyance anciennement +répandue, rapportée par Plutarque et Achille Tatius, veut +qu'il existe à l'intérieur de la Lune de vastes cavernes, avec une +région peuplée. D'autres voient dans ce disque brillant un miroir qui +nous réfléchit l'image de la Terre.</p> + +<p>Aristote attache peu d'importance à ces imaginations, que l'on a +vu cependant reparaître jusque chez nos contemporains. Il conclut +fort bien de la succession des phases que la Lune est une sphère +exclusivement éclairée par le Soleil, de la persistance des taches que +cette sphère nous présente toujours la même face. Il cite une occultation +de Mars comme une preuve que cette planète est plus éloignée +de nous que la Lune.</p> + +<p>On doit à Aristarque, qui vécut à Samos de 320 à 250 avant notre +ère, une méthode correcte en théorie, bien que peu pratique, pour +évaluer le rapport des distances de la Lune et du Soleil. Il note qu'au +moment de la quadrature, la Lune doit former le sommet de l'angle +droit dans un triangle rectangle dont les deux autres sommets sont +occupés par le Soleil et la Terre. On peut mesurer l'angle dont la +Terre est le sommet, et par suite construire un triangle semblable.</p> + +<p>Il faut ensuite, pour enregistrer un progrès notable, descendre +jusqu'à l'époque moderne. Galilée paraît avoir eu le premier l'occasion +d'examiner la Lune avec une lunette astronomique, construite +de ses mains. Il acquit aussitôt la conviction de la nature montagneuse +du sol. Ayant remarqué qu'au moment de la quadrature les +sommets des montagnes peuvent rester éclairés jusqu'à une distance +du terminateur estimée au vingtième du rayon, il aperçut dans cette +circonstance un moyen de calculer la hauteur des montagnes lunaires. +Les altitudes trouvées par lui (8km à 9km) sont notablement +exagérées. De telles différences de niveau ne se rencontrent entre +points voisins que près du pôle Sud, où la méthode de Galilée n'est +pas applicable.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/087-small.png"></p> +<p class="mid"><a href="images/087-large.png">Agrandissement</a></p> + +<p>Par des observations suivies, accompagnées de dessins, Galilée +s'assura que la Lune ne tourne pas vers nous toujours exactement la +même face. Des fuseaux se découvrent et se cachent alternativement +sur les bords: leur largeur totale peut s'élever à 15° au maximum. Il +y a une libration en longitude qui dépend surtout de la position dans +l'orbite, une libration en latitude subordonnée principalement à la +latitude de la Lune et une libration diurne, variant avec la distance +au méridien. Galilée n'a reconnu que les deux dernières. Il a construit +une Carte d'ensemble assez sommaire, où les positions des +principaux objets sont fixées par simple estime.</p> + +<p>Vers la même époque, le P. Scheiner, professeur à Ingoldstadt et +connu surtout par ses observations de taches solaires, exécuta de +nombreux dessins de la Lune.</p> + +<p>Une Carte demeurée fort rare, mais d'une exécution tout à fait +remarquable pour l'époque (1645), est celle de Langrenus, cosmographe +du roi d'Espagne Philippe IV. Il distingue sur notre satellite +trois sortes d'objets: les taches sombres, visibles à l'oeil nu, qu'il +appelle des <i>mers</i>: nous y trouvons une Mer autrichienne, un Détroit +catholique, etc. Les espaces brillants qui les séparent sont des <i>terres</i>, +décorées de noms allégoriques: Terres de la Paix, de la Vertu, de la +Justice. Nous y rencontrons enfin une multitude de bassins parfaitement +circulaires, où des ombres se forment dès que le Soleil s'incline +un peu sur l'horizon, ce qui indique une grande profondeur. +Langrenus les place sous le patronage de diverses personnes, soit des +savants illustres, soit des souverains. Mais ici la politique intervient +trop visiblement, et c'est à elle qu'il faut s'en prendre si la nomenclature +de Langrenus n'a pas été conservée. Son Philippe IV est +devenu Copernic. Louis XIV, encore bien jeune, s'est vu remplacé +par Alphonse, roi de Castille; Mazarin, qui figure comme satellite à +côté d'Anne d'Autriche, a disparu des Cartes de la Lune, et le pape +Innocent X a cédé la place à Ptolémée. Le mode de dessin des +cirques indique qu'ils ont été vus, en général, éclairés par l'Ouest. +Les positions et les grandeurs relatives sont à peu près aussi exactes +qu'on peut l'attendre d'observations faites par simple estime, sans +micromètre (<i>fig. 22</i>).</p> + +<p>Dans la légende placée en marge de sa Carte, Langrenus annonce +qu'il tient en réserve une foule d'observations importantes et qu'il se +propose de faire paraître un Atlas représentant 30 phases différentes. +Il ne semble pas que ce projet ait été réalisé.</p> + + +<p class="mid"><img alt="" src="images/089-small.png"></p> +<p class="mid"><a href="images/089-large.png">Agrandissement</a></p> + +<p>La même année un capucin autrichien, le P. de Rheita, publia un +ouvrage mystique intitulé <i>Oculus Enoch et Eliæ</i>, où il réfute +diverses opinions qui avaient cours à cette époque au sujet de la +Lune. La carte jointe à ce livre ne marque pas un progrès en ce qui +concerne le détail des cirques, mais s'attache à la ressemblance générale +et à la gradation des teintes. Rheita porte son attention sur les +bandes brillantes qui divergent de certains points du disque et en +donne une explication optique, d'ailleurs des plus hasardées.</p> + +<p>Deux ans plus tard (1647) paraissait la <i>Sélénographie</i> d'Hévélius, +le célèbre astronome de Dantzick, appelé plus tard en France par +Louis XIV. Sa Carte, qui attribue des noms à 250 objets environ, +est plus complète que celle de Langrenus, mais certainement moins +claire et moins expressive (<i>fig. 23</i>). Des dessins spéciaux sont consacrés +aux formations les plus intéressantes. Les hauteurs sont calculées +par le procédé de Galilée, mais avec plus de discernement et +de précision. Hévélius constate l'existence de la libration en longitude +et l'attribue à tort à ce que la Lune serait assujettie à présenter +toujours la même face au centre de l'orbite, alors que la Terre en +occupe non le centre, mais le foyer. Il tente de déterminer l'axe de +rotation de la Lune, et trouve, par une approximation assez grossière, +qu'il est perpendiculaire sur l'écliptique.</p> + +<p>Le P. Riccioli, que nous avons eu à citer à propos des mesures +d'arc de méridien, a eu la bonne fortune de faire adopter une nomenclature +entièrement nouvelle. Les noms des mers sont suggérés par +l'influence présumée de la Lune sur la pluie, la température ou même +l'hygiène publique. Nous voyons apparaître une mer de la Sérénité +et un océan des Tempêtes, une mer des Crises et une mer des Vapeurs, +une mer des Humeurs et un golfe de la Rosée. Les massifs saillants +qui bordent les mers reçoivent les noms de montagnes terrestres: +les Apennins, les Alpes, le Caucase, les Pyrénées. Pour les cirques, +Riccioli donne avec raison aux astronomes éminents la préférence sur +les hommes politiques que Langrenus avait fait figurer en première +ligne. Il attribue les objets les plus marquants et les mieux isolés +aux philosophes anciens, Platon, Aristote, Archimède, Ératosthène, +Hipparque, Ptolémée. Parmi les modernes, Copernic, Tycho Brahé, +Kepler, Gassendi sont les mieux partagés. Les amis ou les confrères +de Riccioli n'ont pas davantage lieu de se plaindre. Restent les astronomes +qui n'étaient pas dans les bonnes grâces de l'auteur ou qui +avaient le malheur de n'être pas nés à cette époque. Ils trouveront +les meilleures places prises, et devront se contenter de formations +secondaires ou difficiles à identifier. Mais ce manque de justice distributive +était à peu près inévitable. On ne pourrait plus guère apporter +un changement radical à la nomenclature de Riccioli, quelque +peu complétée par la suite, sans risquer de produire une grande confusion. +En ce qui concerne le calcul des positions et des hauteurs, +et généralement la topographie, la Carte de Riccioli, exécutée en +collaboration avec Grimaldi, marque peu de progrès sur celles de +Langrenus et d'Hévélius.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/091.png"></p> + +<p>Il en est autrement des recherches de Newton, qui ouvrent dans +plusieurs directions des voies essentiellement nouvelles. Dès 1676, +dans une lettre à Mercator, il donne la vraie cause de la libration en +longitude, résultant de l'excentricité de l'orbite lunaire, combinée +avec l'uniformité du mouvement de rotation. Le livre des <i>Principes</i>, +publié en 1687, emprunte au mouvement de la Lune les exemples les +plus décisifs en faveur de la loi de la gravitation universelle. Newton +y explique géométriquement la révolution des noeds de l'orbite en +18 ans 2/3 et la rattache à l'action perturbatrice du Soleil. Il rend +compte aussi des principales inégalités en longitude, mais, comme +Hévélius, croit que l'axe de rotation de la Lune est perpendiculaire +à l'écliptique. Le fait que la Lune nous présente toujours la même +face est pour lui un indice que le globe lunaire doit être allongé dans +la direction de la Terre. Mais il n'y a aucune probabilité, en dehors +de conditions initiales très particulières, pour que cet état de choses +ait toujours été réalisé. On doit s'attendre à ce que notre satellite +exécute des oscillations autour de cette position d'équilibre relatif. +Sa vitesse de rotation n'est donc pas exactement uniforme, et la +libration optique ou apparente, en longitude, doit être compliquée +d'une libration réelle. L'importance de cette libration n'est pas indiquée +par la théorie de Newton. Jusqu'à présent, il n'a pas été possible +de la mettre en évidence par l'observation, non plus que l'allongement +du globe lunaire vers la Terre. On n'a d'ailleurs pas constaté +davantage un aplatissement suivant la ligne des pôles. Le méridien +ne présente, par rapport à la forme circulaire, que des inégalités +purement accidentelles. Cette circonstance était à prévoir d'après la +théorie de Clairaut. Les limites φ/2 et 5φ/4 sont ici 600 fois plus petites +environ que pour la Terre. Même dans l'hypothèse de l'homogénéité, +qui serait la plus favorable, on n'entrevoit aucune chance de constater +l'aplatissement.</p> + +<p>Peu d'années après la publication du livre des <i>Principes</i>, les lois +exactes de la libration de la Lune étaient découvertes par Dominique +Cassini (1693). Ces lois sont les suivantes:</p> + +<p>1° La Lune tourne autour d'un axe dont les pôles sont fixes à sa +surface. Ce mouvement est uniforme; sa période est égale à une révolution +sidérale de la Lune.</p> + +<p>2° L'axe de rotation est incliné d'un angle constant et différent de +90° sur l'écliptique.</p> + +<p>3° L'axe de l'écliptique, l'axe de rotation et l'axe de l'orbite sont +constamment parallèles à un même plan.</p> + +<p>On notera que, si la première loi n'était pas rigoureuse, toutes les +parties de la surface de la Lune deviendraient visibles à la longue. +Ces règles étant admises, on peut prédire l'aspect du disque pour une +époque quelconque et ramener toutes les configurations observées à +un état de libration moyenne. On prend pour origine des latitudes +l'équateur, pour origine des longitudes le méridien, fixe sur la surface +de la Lune, qui jouit de la propriété de s'écarter de quantités +égales de part et d'autre du centre apparent.</p> + +<p>Cassini avait publié antérieurement (1680) une Carte de la Lune +plus complète que celle d'Hévélius. Il aurait pu, par l'application des +lois qu'il avait posées, donner à cette Carte une base mathématique. +Ce travail ne fut accompli que beaucoup plus tard par Tobie Mayer, +astronome de Goettingue (1748). A la valeur 2° 30' donnée par Cassini +pour l'inclinaison de l'équateur sur l'écliptique, il substitua la +valeur beaucoup plus exacte 1° 29'. Le chiffre adopté aujourd'hui est +1° 31'. La Carte de Tobie Mayer est la première où l'on se soit conformé +à l'orientation apparente dans les lunettes.</p> + +<p>William Herschel porta son attention de 1777 à 1779 sur la topographie +de la Lune. On lui doit une série de mesures de la hauteur +des montagnes. Ses résultats sont bien plus faibles que ceux des +observateurs qui l'ont précédé ou suivi. Selon lui, la hauteur des +montagnes excéderait rarement 1000m. Il est probable que Herschel +considérait comme la surface véritable de la Lune celle des plateaux +qui séparent les cirques et qu'il évaluait la différence d'altitude entre +le bourrelet des cirques et le plateau extérieur. On trouve des chiffres +beaucoup plus forts quand on compare le rebord d'un cirque à la +plaine intérieure, ou le fond d'une mer aux montagnes qui en forment +la limite.</p> + +<p>Herschel a cru, à diverses reprises, apercevoir des volcans en activité +dans la partie obscure de la Lune. Ailleurs, il considère comme +très probable, sinon certain, que la Lune est habitée. Ni dans un +cas ni dans l'autre, ses observations ou ses raisonnements ne sont +présentés sous une forme qui entraîne la conviction.</p> + +<p>Le premier essai de topographie vraiment détaillée est dû à Schröter. +Ses observations, commencées à Lilienthal en 1784, ont abouti à la +publication de deux volumes de <i>Selenotopographische Fragmente</i>, +parus en 1791 et 1802. Jamais avant lui on n'avait appliqué à ce +genre de recherches des instruments aussi puissants. L'un de ses +télescopes avait 19 pouces d'ouverture. Schröter n'a point donné de +Carte d'ensemble, mais une multitude de dessins partiels relatifs à +des phases diverses. Dans ce travail, accompli avec beaucoup de +persévérance, il eut l'occasion d'enrichir la nomenclature et de +signaler de nombreux détails restés inaperçus avant lui. Son titre le +mieux caractérisé est d'avoir inauguré une méthode nouvelle pour +l'évaluation des hauteurs des montagnes. Elle repose sur la mesure +micrométrique de l'ombre projetée, combinée avec le calcul de la +hauteur du Soleil pour le point qui est l'origine de l'ombre. Ce procédé, +plus précis que la mesure de la distance au terminateur, est +applicable dans des cas moins limités. Toutefois il est encore fréquent +qu'il tombe en défaut, et il ne fournit jamais que des différences +entre le sommet d'une montagne et une plaine voisine.</p> + +<p>Schröter observa, non sans surprise, des divergences manifestes +entre ses dessins d'une même région, effectués à des époques différentes. +Dans un grand nombre de cas, il fut amené à conclure que +des changements réels s'étaient accomplis sur notre satellite. Mais +ces conclusions n'ont pas été acceptées par la généralité des astronomes. +Ils estiment ou bien que Schröter n'a pas suffisamment tenu +compte des apparences occasionnées par le changement des positions +relatives de la Terre, du Soleil et de la Lune, ou bien, dans les cas +de divergence certaine, que l'état ancien n'était pas établi par un +ensemble suffisant de témoignages.</p> + +<p>Pour affirmer qu'il y a eu modification physique, il serait évidemment +désirable d'avoir des Cartes lunaires établies par une méthode +vraiment rigoureuse, c'est-à-dire reposant sur la triangulation d'un +certain nombre de signaux bien choisis. Par des contrôles répétés, +on peut assigner une limite supérieure à l'erreur possible d'un réseau +géodésique; et, si l'un des sommets vient à se déplacer d'une quantité +supérieure à cette limite, la Carte est un témoin irrécusable qui +peut attester la réalité du déplacement. Quand le réseau est suffisamment +serré, les déplacements du même ordre qui se produisent dans +l'intérieur des mailles peuvent être établis avec une certitude équivalente. +Les points du premier ordre de la Carte de France, par +exemple, ne comportent que quelques décimètres d'erreur.</p> + +<p>Nous n'en sommes pas là pour la Lune: les positions sélénographiques +y sont facilement en erreur de 30' près des bords, de 5' à 10' +dans la partie centrale. Cela tient à deux causes: 1° l'incertitude des +éléments de la libration, qui affecte le passage de la configuration +apparente à la configuration moyenne; 2° l'absence d'objets géométriquement +définis, analogues aux signaux artificiels des géodésiens. +Nulle part nous n'observons de points lumineux invariablement liés +à la surface; pas davantage d'arêtes vives, dont l'intersection soit +définie indépendamment de l'éclairement solaire.</p> + +<p>Pour combler la première lacune, il suffit à la rigueur d'avoir un +seul signal bien défini, et d'observer avec la persévérance nécessaire +sa situation par rapport au centre apparent du disque. Arago, Bouvard +et Nicollet ont fait dans ce but, de 1806 à 1818, d'importantes séries +de mesures micrométriques. L'objet choisi était le pic central du +cirque Manilius. Ce choix n'était pas le plus heureux qu'on pût faire. +Le sommet de ce pic est arrondi, peut-être multiple, et il est probable +que ce n'est pas toujours le même point que l'on adopte pour sommet +quand l'éclairement change. Depuis, Schlüter, Wichmann, M. Franz +ont exécuté avec l'héliomètre des séries analogues en prenant pour +point fondamental le centre du petit cratère Moesting A, bien circulaire +et très net. On ne doit pas se flatter cependant que l'appréciation +du centre soit tout à fait indépendante de la phase, et l'on peut +regretter aussi qu'aucune de ces séries de mesures n'embrasse un +intervalle équivalent à la moitié de la révolution des noeuds de la +Lune. Jusqu'ici, ces opérations confirment l'exactitude des lois de +Cassini et n'indiquent aucune libration réelle venant s'ajouter +à la libration optique. Elles permettent de regarder l'origine des +coordonnées lunaires comme fixée à la surface du globe avec +une approximation de quelques secondes d'arc. (On se rappellera +que l'arc de 1" équivaut à peu près à 2km.) Il est probable +que cette incertitude sera bientôt restreinte, dans une proportion +notable, par l'emploi des documents photographiques. MM. Franz, +Hayn, Saunder ont entrepris dans ce but des travaux qui ne sont pas +encore complètement publiés. Quant à présent, la base de la Sélénographie +mathématique est encore la triangulation exécutée en 1824 +par Lohrmann, complétée de 1830 à 1837 par Beer et Mädler. Ces +deux derniers auteurs ont donné une Carte complète à l'échelle de 1m +environ pour le diamètre de la Lune, avec une description topographique +très soignée. Chaque fois qu'ils se sont trouvés en désaccord +avec leurs prédécesseurs, ils ont examiné les origines du conflit, et +toujours ils sont arrivés à la conclusion que les anciens documents +devaient être tenus pour suspects et que la réalité du changement +présumé était fort douteuse.</p> + +<p>La seule opération graphique, étendue à l'ensemble de la Lune, +qui ait marqué un progrès sur l'ouvrage de Beer et Mädler, est la +Carte de J. Schmidt, directeur de l'Observatoire d'Athènes. Cette +Carte, reposant sur des observations faites de 1848 à 1874 et dressée +à l'échelle de 1m,80 pour le diamètre lunaire, est sans rivale pour la +clarté du dessin et l'abondance des détails. On doit reconnaître toutefois +qu'elle a souvent le caractère d'une interprétation discutable et +ne peut prétendre à la ressemblance, puisqu'elle ne se rapporte à +aucun éclairement déterminé. Les inclinaisons du sol, les teintes des +objets, leur importance relative seront très souvent mal appréciées à +l'inspection de la Carte seule (<i>fig. 24</i>).</p> + +<p>En l'absence d'ombres, de cotes ou de lignes de niveau, on ne +peut évidemment espérer donner une idée correcte du relief. De même +que Mädler, Schmidt s'est servi de hachures, mais sans pouvoir les +établir dans une relation déterminée avec la pente. On a tenté de +sortir de cette difficulté par une autre voie. Il est possible de construire +par tâtonnements un modèle en plâtre qui, sous diverses incidences +de lumière, donne la même série d'apparences qu'un paysage +lunaire dans les phases successives. Cette méthode laborieuse a été +appliquée par Nasmyth et Carpenter. Elle donne des images très +nettes, très expressives, mais qui ne portent pas leur contrôle avec +elles et qui, par suite, ne doivent être consultées qu'avec une certaine +défiance. Elles ne sauraient remplacer l'ensemble des dessins qui ont +servi à les construire, car elles font intervenir certaines propriétés +physiques de la substance employée, et, dans une plus large mesure, +la personnalité de l'opérateur. On peut encore espérer qu'un dessinateur +consciencieux ne figurera rien dont il ne soit sûr. Le mouleur +le plus habile introduira fatalement des détails qui n'existent +pas.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/097.png"></p> + +<p>En dehors de ces travaux d'ensemble, de nombreux observateurs +se sont livrés à des études topographiques de détail. Mais on doit +avouer que presque toujours leurs dessins supportent, moins bien +que la Carte de Schmidt, la comparaison avec les photographies +modernes. Il semble qu'à la longue le désir de montrer tout ce qui +peut se voir l'emporte toujours sur le scrupule de ne figurer que ce +que l'on a vu avec certitude. Malgré tout le labeur et l'habileté +dépensés dans cette direction, il est ordinairement impossible de +réconcilier ensemble les dessins de source différente et l'on arrive à la +conviction que des changements apparents considérables peuvent se +manifester sans qu'il y ait lieu de conclure à des variations réelles. +De plus, la représentation graphique d'un site un peu complexe ne +se rapporte jamais à une phase bien définie, car le temps nécessaire à +l'exécution suffit pour faire varier la place et l'étendue des ombres.</p> + +<p>Déjà Riccioli avait été amené à penser qu'aucune altération permanente +ne se produit plus à la surface de la Lune, que celle-ci est +totalement aride et inhabitable.</p> + +<p>Hévélius et Herschel inclinent à l'opinion contraire. Cassini cite +des exemples de nuages et de points lumineux temporaires.</p> + +<p>Schröter et Gruithuisen, astronome de Münich, relèvent nombre +d'objets facilement visibles, omis sur les Cartes anciennes. Ils croient +pouvoir en inférer que ces objets sont des formations modernes.</p> + +<p>Beer et Mädler repoussent cette conclusion. L'enquête à laquelle +ils se sont livrés, dans presque tous les cas signalés, leur a montré +que les sélénographes du XVIIe siècle n'ont poussé assez loin ni l'exactitude +générale, ni le souci du détail. Deux documents de cette époque +ne s'accordent pas mieux entre eux qu'avec les documents modernes. +En somme, la permanence est plus probable, sauf deux ou trois +points où le doute reste permis. Mais Beer et Mädler, par le caractère +uniforme et compréhensif de leur travail, donnent une base plus +solide aux discussions futures. Aucun objet net et étendu n'a pu leur +échapper, pas plus qu'aux photographies modernes.</p> + +<p>Parmi les points signalés par Schröter, comme offrant une apparence +fugitive et changeante, se trouvent deux petits cirques voisins, +perceptibles sans difficulté dans les petits instruments. Ces deux orifices, +connus aujourd'hui sous les noms de <i>Messier</i> et <i>Messier A</i>, se +trouvent dans la mer de la Fécondité. Du côté de l'Est s'en échappe +une double traînée lumineuse, rectiligne, qui simule fort bien une +queue de comète (<i>fig. 28</i> et <i>29</i>).</p> + +<p>Beer et Mädler, désireux de contrôler l'observation de Schröter, +reviennent sur Messier chaque fois qu'ils en rencontrent l'occasion. +Ce qui les frappe surtout, c'est la ressemblance absolue, on pourrait +dire l'identité d'aspect des deux cirques. Voici, sur ce sujet, leurs +propres paroles: «Près de ce cirque d'éclat 7°, de 16km de diamètre, +se trouve à l'Est un cirque entièrement semblable sous tous les rapports. +Diamètre, forme, hauteur et profondeur, teinte de l'intérieur, +même la position de quelques sommets sur le rempart, tout s'accorde +de telle façon qu'il doit y avoir là un jeu bien singulier du hasard ou +l'intervention de quelque loi encore inconnue de la nature.... Messier +est probablement cet objet que Schröter (Part. II, § 688) incline à +considérer comme une apparition lumineuse accidentelle. Nous pouvons +assurer que, depuis 1829, dans plus de trois cents occasions, +aussi souvent que cette région était bien visible, nous l'avons toujours +vue telle que nous l'avons décrite, alors qu'avec une apparence aussi +précise, même le plus léger changement de grandeur de forme ou de +teinte aurait dû se faire remarquer, et que l'observation de Schröter +nous engageait à étudier attentivement cette localité.»</p> + +<p>Bientôt après, en 1842, Gruithuisen nota que les deux cirques ne +paraissaient plus égaux. Webb répéta l'observation en 1855 et en fit +ressortir toute l'importance. Cette inégalité, qui avait pu échapper si +longtemps à l'attention d'observateurs habiles et persévérants, était +devenue très apparente dans une médiocre lunette. Il est aujourd'hui +facile de l'enregistrer par la Photographie. Sous un éclairement +oblique, Messier se montre toujours plus petit et moins net que Messier +A, le premier étant aplati dans le sens du méridien, le second +plus développé en latitude. C'est seulement pendant quelques jours +chaque mois que les deux cirques, sous un éclairement presque normal, +apparaissent comme deux taches lumineuses égales. Il est contraire +à toute vraisemblance que Beer et Mädler aient limité leur +examen à cette courte période notoirement défavorable pour l'appréciation +des formes. Il y a donc lieu de conclure qu'il s'est produit un +changement intrinsèque et définitif, mais nous ne voyons pas de +raison suffisante pour admettre, avec M. W.-H. Pickering, qu'il y a +variation périodique. Ces deux cirques sont, comme beaucoup d'autres, +enveloppés chacun d'une auréole claire, à peu près circulaire. Ces +auréoles échappent souvent à la vue, soit parce qu'elles ne forment +pas un contraste suffisant avec un fond déjà très lumineux, soit parce +que leur teinte propre ne se développe pas dans un éclairement déjà +très oblique. Près du lever ou du coucher du Soleil, c'est le relief du +bourrelet qui détermine l'étendue apparente du cirque. Quand le +Soleil approche du méridien, on ne voit plus que l'auréole, et c'est +par elle que l'on apprécie l'importance de la formation. Les deux +orifices de Messier sont inégaux, les deux auréoles sont égales: de là +la diversité des jugements.</p> + +<p>Nous renverrons aux Ouvrages spéciaux pour la discussion des cas +analogues. Celui que nous avons choisi comme exemple est le plus +frappant, parce que, dans aucun autre, la différence entre l'état initial +et l'état actuel n'est attestée par autant de témoignages concordants. +Si réellement des changements de cet ordre se produisent encore, +ils ne peuvent manquer d'être mis en lumière un jour ou l'autre par +la comparaison des documents photographiques. Désormais, c'est à +cette nouvelle source d'informations que nous aurons recours; mais, +pour l'interpréter plus sûrement, il sera utile que nous empruntions +à la Mécanique céleste et à la Physique quelques données sur les +derniers états que notre satellite a traversés avant de parvenir à sa +configuration actuelle et sur les forces qui peuvent régner à sa surface.</p> +<hr class="short"> +<a name="c9" id="c9"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE IX.</h3> + +<h4>LA GENÈSE DU GLOBE LUNAIRE ET LES CONDITIONS PHYSIQUES<br> +A SA SURFACE.</h4> + +<hr class="short"> +<p>On connaît la conception séduisante par laquelle Laplace a tenté +de résumer dans ses grandes lignes la formation du système solaire. +Présentée par l'illustre auteur, «avec la défiance que doit inspirer +tout ce qui n'est pas un résultat de l'observation ou du calcul», l'hypothèse +nébulaire prend plus de précision et de consistance à mesure +que l'on considère des époques plus rapprochées de la nôtre, des états +plus voisins de l'état actuel. Elle est capable, en particulier, de fournir +des indications précieuses si on l'applique au système restreint +formé par la Terre et la Lune, et dans lequel le Soleil intervient +comme agent de perturbation.</p> + +<p>L'état primitif nous est absolument inconnu et celui dont Laplace +est parti ne représente pas même ici une approximation vraisemblable. +La marche rationnelle serait donc la suivante: partir de l'état +actuel, introduire comme fonctions du temps les principaux éléments +du système, volumes, densités, durées de rotation et de révolution; +former les équations différentielles dont ces fonctions dépendent; +les intégrer au moins approximativement; dans les intégrales, donner +au temps des valeurs positives ou négatives, suivant que l'on veut +prévoir l'avenir ou reconstituer le passé.</p> + +<p>Ce programme, pris à la lettre, dépasse encore les ressources de +l'Analyse. Il faut le modifier en partant d'un état fictif, aussi voisin +que possible de l'état actuel, mais choisi de manière à faciliter le +calcul. On peut espérer obtenir ainsi au moins un aperçu de la +manière dont les choses se sont passées. La tentative la plus heureuse +qui ait été faite dans ce sens est celle de M. G.-H. Darwin, dont les +Mémoires ont paru dans les <i>Philosophical Transactions</i>. Nous +allons essayer de résumer ici les conclusions du plus important<a id="footnotetag10" name="footnotetag10"></a> +<a href="#footnote10"><sup class="sml">10</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote10" +name="footnote10"><b>Note 10: </b></a><a href="#footnotetag10"> +(retour) </a> <span class="sc">G.-H. Darwin</span>, <i>On the precession of a viscous spheroïd and on the remote +history of the Earth</i> (<i>Phil. Trans.</i>, vol. CLXX, 1879).</blockquote> + +<p>M. Darwin suppose la Terre et la Lune encore fluides et homogènes, +la viscosité constante, le plan de l'orbite lunaire en coïncidence +avec le plan de l'écliptique. Les autres éléments, partant de leurs +valeurs actuelles, vont varier, et la principale cause de cette variation +sera le frottement des marées.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/102.png"></p> + +<p>On comprend sans peine l'origine de ce frottement (<i>fig. 25</i>). Si +une planète P tourne dans le sens direct, en présence d'un autre +corps C, l'attraction de ce corps va provoquer la formation d'un +bourrelet saillant <i>b</i>, situé du côté de C. Le mouvement diurne, supposé +plus rapide que le mouvement de révolution, emporte ce bourrelet +vers l'Est, mais l'attraction du corps C tend à le ramener sur la +ligne PC. Le bourrelet liquide est donc constamment traîné sur la +planète et agit comme un frein pour éteindre la vitesse de rotation. +L'action continue dans le même sens tant que la durée de la révolution +sidérale (que l'on peut appeler <i>mois</i>) surpasse celle de la rotation +diurne (que l'on peut appeler <i>jour</i>). L'action s'arrête, en même +temps que les marées, quand le mois est devenu égal au jour, et la +planète P prend, d'une façon permanente, une forme allongée dans +la direction PC.</p> + +<p>Ainsi l'action de la Terre a réalisé pour la Lune cette égalité, +enfermée dans la première loi de Cassini. On peut se demander pourquoi +l'effet correspondant ne s'est pas produit pour la Terre, et pourquoi +notre jour sidéral n'est pas devenu égal à la révolution sidérale +de la Lune. Mais il est facile de voir qu'entre notre globe et son satellite +la partie était loin d'être égale. La Terre, plus volumineuse, +provoque sur la Lune des marées bien plus fortes. Le frein mis en +jeu, agissant sur une masse moindre, est plus efficace. La Terre agit +12000 fois plus vite pour ralentir la rotation de la Lune que la Lune +pour ralentir la rotation de la Terre.</p> + +<p>Ce phénomène a des répercussions qui n'apparaissent pas à première +vue, mais dont le calcul démontre la nécessité. L'énergie cinétique +disparue dans le ralentissement de la rotation de la planète P +doit inévitablement se retrouver quelque part. Il y a, en effet, échauffement +de la planète P, ou atténuation du refroidissement si celle-ci +rayonne vers l'espace. Mais ce n'est pas tout: le bourrelet <i>b</i> attirant la +planète C du côté où déjà elle tend à se mouvoir, augmente sa vitesse +linéaire et la fait sortir de son orbite relative. A cette augmentation +de distance correspond un ralentissement dans le mouvement angulaire. +En somme, si nous considérons l'effet des marées terrestres, il +y a transport d'énergie cinétique du mouvement diurne de la Terre +au mouvement orbital de la Lune.</p> + +<p>A côté de cette répercussion réelle, il peut s'en produire une autre +qui n'est qu'apparente. Nos procédés de mesure du temps sont fondés +sur la constance présumée du jour sidéral. Si la rotation de la +Terre se ralentit, le jour sidéral s'allonge. Les phénomènes mesurés +avec cette unité deviennent en apparence plus rapides. C'est le cas +pour le mouvement angulaire de la Lune qui subirait une accélération +apparente supérieure, comme M. Darwin le démontre, à son +ralentissement réel.</p> + +<p>Ces résultats subsistent pour toutes les hypothèses vraisemblables +sur la viscosité. Si l'on supposait, au contraire, la masse de la Terre +solide et parfaitement élastique, on trouverait pour le moyen mouvement +de la Lune une accélération réelle de 3",5 et pour le jour +sidéral une durée presque invariable.</p> + +<p>Les conclusions de M. Darwin sont résumées dans le Tableau suivant, +qui nous retrace à grands traits, pour une période de 56 millions +d'années en remontant dans le passé, l'histoire de la Terre et +de son satellite:</p> + +<pre> +Colonnes: +A: Temps (--t) en années. +B: Jour sidéral en heures de temps moyen. +C: Révolution sidérale en jours moyens. +D: Obliquité de l'écliptique. +E: Inverse de l'ellipticité. +F: Distance de la Terre à la Lune en rayons terrestres. +G: Chaleur engendrés en degrés Farenheit. + + États A B C D E F G + h m j ° ' ° +État initial 0 23.56 27.32 23.28 232 60,4 0 +I 46 300 000 15.30 18.62 20.40 96 46,8 225 +II 56 600 000 9.55 8.17 17.20 40 27,0 760 +III 56 800 000 7.50 3.59 15.30 25 15,6 1300 +IV 56 810 000 6.45 1.58 14.25 18 9,0 1760 +</pre> + +<p>On voit qu'une transformation très profonde s'accomplit dans un +temps relativement court à partir de l'époque <i>t</i> = -56 600 000. En +remontant vers cette époque, on assiste à une diminution de plus en +plus rapide du jour, du mois et de l'obliquité. Cela tient à ce que, la +Lune se rapprochant de la Terre, la force retardatrice des marées +augmente énormément. Il est vrai qu'avec une rotation plus rapide la +production des marées serait plus fortement entravée par le frottement +intérieur, ce qui fait, jusqu'à un certain point, compensation.</p> + +<p>En prolongeant ce Tableau, on arriverait à l'époque où la Terre et +la Lune étaient confondues ensemble. La méthode de calcul de +M. Darwin ne peut plus servir de guide dans le détail, lorsqu'on +approche de cette limite. Toutefois le principe de la conservation +des aires montre que, au moment où la Lune s'est séparée de la +Terre, le mois et le jour avaient pour valeur commune 5h 36m. La +séparation a pu être provoquée par l'action des marées solaires combinées +avec la force centrifuge. On peut imaginer des circonstances +où ces marées auraient acquis une très grande intensité, par exemple +si la marée solaire semi-diurne avait à peu près même période que +l'oscillation libre du sphéroïde. Ce ne serait pas alors un anneau qui +se détacherait, mais une excroissance. Sa séparation serait accompagnée +d'une rupture d'équilibre et de fluctuations violentes. La mise +en liberté d'un anneau complet serait plus conforme à l'esprit général +de l'hypothèse de Laplace, mais le passage de cet anneau à un satellite +unique soulève, de l'aveu de tous les géomètres qui se sont occupés +de la question, de très grandes difficultés mécaniques.</p> + +<p>Si l'on considère la Lune comme rassemblée en un globe unique +aussitôt après sa séparation (c'est l'hypothèse que préfère M. Darwin), +le mois augmente dès le début un peu plus vite que le jour, et l'influence +réciproque des marées intervient pour allonger l'un et l'autre, +tout en éloignant la Lune de la Terre. La chaleur développée par le +passage de la Terre de la durée de rotation primitive (5h 36m) à la +durée de rotation actuelle (23h 56m) suffirait, si elle était appliquée +d'un seul coup, pour élever la température de la Terre de 3000° Farenheit. +Mais il va de soi que la plus grande partie de cette chaleur +a dû se dissiper dans l'espace.</p> + +<p>Peut-on supposer qu'une partie de l'évolution qui vient d'être +décrite rentre dans les temps géologiques? Cela est possible si l'on +admet avec M. Darwin qu'un globe visqueux, même recouvert d'une +croûte mince, est susceptible d'éprouver des marées à courte période +comme si la fluidité était parfaite. L'alternance plus rapide des jours +et des nuits devait donner plus d'énergie aux vents, aux courants +marins, aux cyclones, accélérer le travail des eaux à la surface. Cela +est conforme à ce que nous savons des transformations de l'époque +quaternaire, où les cours d'eau, plus volumineux qu'aujourd'hui, +travaillaient plus efficacement au creusement de leurs vallées.</p> + +<p>Le frottement des marées a cessé de se produire pour la Lune par +suite de l'égalité établie entre la durée de rotation et la durée de +révolution. Mais il doit être encore sensible pour la Terre. Cette +action retardatrice peut rendre compte, pour une part, de l'accélération +séculaire apparente du mouvement de la Lune en longitude. +Comme elle agit surtout sur l'équateur terrestre, elle tend à produire +sur notre globe une sorte de torsion, avec plissement superficiel. +M. Darwin a cherché à prévoir dans un second Mémoire +(<i>Phil. Trans.</i>, Vol. CLXX, 1879) la forme théorique de ces plis. +Le dessin donné n'a pas une relation bien apparente avec la figure +des continents ni avec le tracé des chaînes de montagnes.</p> + +<br> + +<p><i>De la forme de la Lune.</i>--La rotation de la Lune sur elle-même +est lente; la force centrifuge à l'équateur n'est qu'une fraction insignifiante +de la pesanteur. Si donc la Lune n'était pas en présence de +la Terre, elle pourrait, étant considérée comme une masse fluide et +homogène, être en équilibre sous la forme d'un ellipsoïde de révolution +très peu aplati.</p> + +<p>Mais l'attraction de la Terre à la surface de la Lune n'est pas insensible +par rapport à celle de la Lune elle-même; d'où l'impossibilité +que le globe lunaire soit de révolution. Quand les durées de rotation +et de révolution sont devenues égales, le bourrelet des marées prend +sur la Lune une position fixe; il est constamment orienté vers la +Terre, avec une oscillation limitée correspondant à la libration en +longitude. Du jour où la solidification complète intervient, nous +devons avoir une figure ovoïde, l'allongement le plus prononcé +ayant lieu dans la direction de notre globe.</p> + +<p>Le problème, considéré dans toute sa généralité, est d'un traitement +mathématique trop pénible. On le réduit, pour la facilité du +calcul, aux termes suivants (<span class="sc">Tisserand</span>, <i>Mécanique céleste</i>, t. II, +p. 110):</p> + +<p><i>Trouver la figure d'équilibre d'une masse fluide, homogène, +animée d'un mouvement de rotation uniforme autour d'un axe +fixe</i> O<i>x passant par son centre de gravité</i> O. <i>Toutes les molécules +de la masse fluide s'attirent mutuellement suivant la loi de +Newton et sont soumises en outre à l'attraction d'un centre +éloigné</i> C <i>situé dans le plan de l'équateur. On suppose qu'en +vertu de celle dernière force le point</i> O <i>décrit un cercle ayant +son centre en</i> C <i>et que la durée de la révolution est égale à celle +de la rotation de la masse fluide autour de </i> O<i>x.</i></p> + +<br> + +<p>La question étant ainsi précisée, on trouve comme figure d'équilibre +un ellipsoïde à trois axes inégaux. L'axe de rotation est le plus +petit; l'axe dirigé vers la Terre est le plus grand. L'aplatissement de +la section orientée vers la Terre est quatre fois plus grand que celui +de la section perpendiculaire. Ces aplatissements sont d'ailleurs +faibles, respectivement égaux à 375/(10<sup>7</sup>) et 94/(10<sup>7</sup>). La différence des rayons +extrêmes pourrait aller à 60m. C'est dire qu'il y a peu d'espoir de la +mettre en évidence par des mesures micrométriques.</p> + +<p>Il est probable que ces résultats seraient peu modifiés si l'on supposait +la Lune hétérogène, avec densité croissante de la surface au +centre. La densité moyenne de la Lune surpasse à peine 3, et il est +à croire, par suite, qu'elle est plus homogène que la Terre: ses matériaux +ont dû être empruntés aux couches superficielles et peu +denses de notre globe.</p> + +<br> + +<p><i>Indications fournies par la théorie de la libration.</i>--On peut +former les équations du mouvement de la Lune autour de son centre +de gravité en ayant égard à l'attraction mutuelle de ses diverses +parties et à l'attraction de la Terre. L'action perturbatrice du Soleil +a peu d'importance.</p> + +<p>De ce que les pôles se déplacent peu à la surface, il résulte que +l'axe de rotation reste voisin de l'un des axes principaux d'inertie. +Par suite un autre axe principal d'inertie fait constamment un axe +très petit avec le rayon vecteur mené du centre de la Lune à la position +moyenne de la Terre.</p> + +<p>Le calcul montre que les deux principales lois de Cassini (constance +de l'inclinaison de l'axe de rotation sur l'écliptique, coïncidence +des noeuds de l'équateur et de l'orbite sur l'écliptique) sont liées ensemble. +Chacune peut être regardée comme la conséquence de l'autre.</p> + +<p>La fixité de l'axe de rotation dans l'intérieur de la Lune n'a pas un +caractère nécessaire. Elle dépend des conditions initiales. D'après +Poisson, l'axe de rotation décrit à l'intérieur de la Lune un cône de +révolution. D'après un calcul plus exact, dû à Charles Simon, l'axe +de rotation oscille dans un plan principal. En pratique, la distinction +n'a pas beaucoup d'importance. Les excursions de l'axe de rotation +sont certainement périodiques et toujours petites. Jusqu'à présent +l'observation ne les a pas mises en évidence.</p> + +<br> + +<p><i>Désaccord entre la théorie de l'équilibre d'une masse fluide +homogène et la théorie de la libration.</i>--La première théorie +donne, comme nous l'avons vu, pour l'aplatissement de la section +principale la plus déformée 375 x (10<sup>7</sup>). La théorie de la libration +donne pour l'aplatissement de cette même section (toujours dans +l'hypothèse de l'homogénéité) 614 x (10<sup>-6</sup>), valeur seize fois plus +forte.</p> + +<p>On ne doit pas se flatter de rétablir l'accord en tenant compte de ce +que la Lune n'est pas homogène. La discordance devient encore plus +grande si l'on suppose, comme il est naturel, que la densité croisse +de la surface au centre.</p> + +<p>On doit en conclure que la figure actuelle de la Lune ne répond +pas aux conditions d'équilibre d'une masse fluide. Notre satellite +a dû se déformer d'une manière sensible depuis que sa surface s'est +solidifiée, et cette déformation s'est répercutée sur les constantes de +la libration.</p> + +<br> + +<p><i>De l'allongement actuel de la Lune vers la Terre.</i>--Hansen +et J. Herschel ont admis que la Lune, en raison de sa constitution +hétérogène, pouvait présenter un allongement vers la Terre, supérieur +même à celui qu'indique la théorie de la libration, et qui comporte +une différence de 1km entre les rayons extrêmes.</p> + +<p>Ils ont aussi considéré comme possible une dissymétrie extérieure +entre les deux hémisphères, dissymétrie compensée par la distribution +des masses intérieures de manière à respecter l'isostase. Si l'hémisphère +qui nous fait face est beaucoup plus renflé que l'autre, il +forme une vaste excroissance montagneuse privée d'air et d'eau. +L'atmosphère et les mers seraient reléguées sur l'hémisphère invisible. +Cette dissymétrie contribuerait évidemment à maintenir le +grand axe de la Lune dirigé vers la Terre.</p> + +<p>Porté à un certain degré, le renflement pourrait être mis en évidence +par l'étude de la libration. En effet, pour un même déplacement +angulaire autour d'un axe perpendiculaire à la ligne de visée, les +points du centre du disque éprouveraient un déplacement apparent +plus grand que les points voisins des bords, même si l'on suppose la +Lune sphérique. Et, si on la suppose allongée vers la Terre, le déplacement +relatif des points voisins du centre se trouve encore augmenté.</p> + +<p>Sur le conseil de Hansen, Gussew a entrepris d'étudier à ce point +de vue deux photographies de Warren de la Rue. Son travail (<i>Bulletin +de l'Académie de Saint-Pétersbourg</i>, 14 octobre 1859) +conclut à un allongement énorme 0,055. Ce résultat, bien qu'ayant +obtenu l'assentiment de Hansen, n'a pas été admis en général par les +astronomes.</p> + +<p>Récemment M. Franz (<i>Observations de Königsberg</i>, Vol. XXXVIII) +a repris la discussion des mesures de Gussew, et montré qu'elles ne +justifient pas ses conclusions. M. Franz a mesuré micrométriquement, +dans le même but, cinq clichés de l'Observatoire Lick, et il a trouvé +que l'allongement vers la Terre est insensible.</p> + +<br> + +<p><i>De l'atmosphère de la Lune.</i>--Au moment de la séparation de +la Terre et de la Lune l'attraction prépondérante du globe le plus +gros a dû ne laisser au plus petit qu'une faible fraction de l'atmosphère +totale. Il est vrai que cette atmosphère pouvait être alors +beaucoup plus importante qu'aujourd'hui.</p> + +<p>En fait l'atmosphère de la Lune a maintenant une densité extrêmement +faible. Le bord du Soleil n'éprouve ni affaiblissement ni déformation +au voisinage du bord de la Lune dans les éclipses. Le spectre +visible de la Lune est le même que celui de la lumière solaire reçue +directement, et les raies d'origine atmosphérique ne s'y montrent pas +plus intenses.</p> + +<p>Le critérium qui semble devoir offrir la sensibilité la plus grande +est fourni par les occultations d'étoiles. A l'entrée et à la sortie, dans +une occultation centrale, l'étoile doit paraître déviée, en des sens +contraires, d'un arc égal au double de la réfraction horizontale à la +surface de la Lune. Or la réfraction horizontale atteint sur la Terre +30' à 35'.</p> + +<p>D'autre part, la présence d'une atmosphère augmente le rayon +apparent de l'astre dans une mesure qui dépend à la fois de la densité +de l'atmosphère et de sa hauteur, mais qui, certainement, est bien +moindre que le double de la réfraction horizontale. On doit donc, en +partant du diamètre apparent mesuré directement, trouver pour les +occultations une durée trop longue. Inversement le diamètre calculé +d'après la durée des occultations sera plus petit que le diamètre mesuré +directement.</p> + +<p>Bessel a considéré comme établi par l'expérience que la différence +ne s'élevait pas à 1". Il en a conclu que l'atmosphère devait être au +moins 900 fois plus rare à la surface de la Lune qu'à la surface de la +Terre.</p> + +<p>Cette conclusion paraît excessive. On possède aujourd'hui des +occultations observées plus exactement et en nombre beaucoup plus +grand qu'au temps de Bessel. Leur discussion montre que la différence +des diamètres déterminés par les deux méthodes est bien +réelle. On peut l'estimer à 1" ou même 2" et son signe est bien celui +que fait prévoir la théorie, s'il existe une atmosphère réfringente. Il +y a donc lieu de considérer la limite 1/900 posée par Bessel comme une +valeur vraisemblable de la densité de l'atmosphère lunaire à la surface. +A cause de la moindre pesanteur sur la Lune, l'atmosphère s'y +répartirait sur une hauteur bien plus grande et, à 150km d'altitude, +les deux atmosphères pourraient avoir des densités comparables. Or, +à 150km de hauteur, l'atmosphère terrestre est encore capable de +produire des effets sensibles, de porter les étoiles filantes à l'incandescence, +de diffuser les rayons solaires, de tenir de fines poussières +en suspension.</p> + +<br> + +<p><i>Disparition de l'atmosphère lunaire.</i>--L'examen de la surface +de notre satellite donne lieu de penser qu'il a possédé autrefois une +atmosphère plus importante, et que, par la suite, cette enveloppe fluide +s'est résorbée ou dissipée.</p> + +<p>La première explication est suggérée par divers phénomènes chimiques. +Une élévation de température de quelques centaines de +degrés à la surface de la Terre ferait rentrer dans l'atmosphère la +totalité de l'eau des mers et une grande partie de l'acide carbonique +contenu dans l'écorce. D'où augmentation très forte dans la hauteur +et la pression de l'atmosphère. Inversement le refroidissement plus +rapide du sol lunaire, joint à sa nature absorbante, a pu fixer dans des +combinaisons solides et soustraire à la circulation la totalité des éléments +liquides ou gazeux.</p> + +<p>Mais il se peut aussi que les gaz aient disparu par émission directe +dans l'espace. Les gaz très raréfiés ne suivent plus les lois ordinaires +des mélanges. La hauteur limite de l'atmosphère est variable d'un gaz +à l'autre, et ceux dont le poids atomique est moindre s'élèvent plus +haut que les autres. Or la Lune laisse échapper toute molécule lancée +suivant la verticale ascendante avec une vitesse supérieure à 2km,38 +par seconde. Il est probable que cette vitesse est fréquemment atteinte +pour tous les gaz et que, par suite, la Lune est incapable d'en retenir +aucun.</p> + +<p>M. G.-J. Stoney (<i>Transactions of the R. Dublin Society</i>, +Vol. VI, série 2) admet que la température à la limite de l'atmosphère +terrestre est -66° C. A cette température les molécules +d'hydrogène et d'hélium, de poids atomique 1 et 2, ont respectivement +pour vitesse moyenne 1603m et 1133m par seconde. Sur la +Terre, où une vitesse de 10km à 12km par seconde suffit pour assurer +l'évasion, l'hydrogène et l'hélium s'échappent, la vapeur d'eau ne +s'échappe pas. Il semble donc qu'une vitesse égale à 9 ou 10 fois la +vitesse moyenne est encore assez fréquemment réalisée pour qu'une +déperdition assez rapide en résulte.</p> + +<p>Sur la Lune tous les gaz connus, sans exception, s'échappent à la +longue plus facilement que l'hélium sur la Terre. Il n'y a donc pas +à s'étonner que la Lune n'ait plus d'atmosphère. Mais rien ne dit +qu'elle n'en ait pas eu une assez importante dans le passé.</p> + +<p>Que sont devenues ces molécules égarées? Celles dont la vitesse +était à peu près perpendiculaire au mouvement relatif de la Lune ont +dû être reprises par la Terre, surtout lorsque les deux planètes étaient +assez voisines l'une de l'autre. Le plus grand nombre a dû former un +anneau de particules très disséminées, circulant indépendamment les +unes des autres autour du Soleil, et dont l'orbite de la Terre constituait +la ligne centrale. Il y aurait là une explication possible de la +lumière zodiacale.</p> + +<br> + +<p><i>De la température de la Lune.</i>--Il n'est pas douteux que la +Lune ne se soit refroidie plus vite que la Terre, par cela seul qu'elle +est plus petite. La Lune est arrivée la première à posséder une +croûte assez épaisse, où la chaleur interne ne contribue plus que +dans une mesure insignifiante à entretenir la température de la +surface. Celle-ci oscille sous l'influence alternative du rayonnement +solaire et du refroidissement nocturne, limité par la présence de +l'atmosphère.</p> + +<p>On ne peut douter que cette influence de l'atmosphère ne soit considérable. +Dans la zone torride les sommets des très hautes montagnes +sont chargés de neiges perpétuelles, et le refroidissement +nocturne y est bien plus intense que pour les plaines situées à leur +base. On ne voit, pour expliquer cette différence, d'autre motif que +la rareté de l'air et de la vapeur d'eau. Or les sommets des plus hautes +montagnes terrestres sont encore loin d'atteindre la limite supérieure +de l'atmosphère. L'élimination totale de celle-ci serait accompagnée +d'un refroidissement encore plus grand.</p> + +<p>Nous devons donc nous attendre à ce que la Lune soit à une basse +température et il est certain, en effet, que la chaleur qu'elle nous +envoie n'est pas sensible pour nos organes, ni même, dans les conditions +ordinaires d'expérience, pour un thermomètre.</p> + +<p>Si le refroidissement nocturne est intense sur notre satellite, +l'échauffement dans le jour semble devoir y être important. En effet, +les jours de la Lune valent 14 des nôtres et, dans cet intervalle, tous +les points de la zone équatoriale voient le Soleil passer près de leur +zénith. Quelle que soit la nature de la surface, une certaine fraction +des rayons solaires doit s'y absorber et relever la température. Nous +pouvons d'ailleurs constater à première vue qu'il ne s'accomplit pas +de réflexion spéculaire. Aussi J. Herschel pensait que le point d'ébullition +de l'eau devait être dépassé quotidiennement. D'autres astronomes +ont pensé que le sol lunaire devait approcher de la température +du fer rouge.</p> + +<p>En 1846 Melloni, opérant sur le Vésuve à l'aide d'un thermopile et +du galvanomètre récemment inventé, réussit pour la première fois à +mettre en évidence une manifestation sensible de la chaleur renvoyée +par la Lune.</p> + +<p>Lord Rosse et le Dr Boeddiker ont obtenu des résultats encore +plus nets. Ils évaluent à 500° C. l'abaissement de température qui se +produit sur la Lune dans le cours d'une éclipse totale. Le refroidissement +consécutif à la disparition du Soleil est donc beaucoup plus +rapide que sur la Terre, ce qui met bien en évidence le rôle protecteur +de l'atmosphère. Les radiations solaires, pénétrant dans le sol +terrestre, s'y transforment en radiations obscures; il paraît probable +que l'atmosphère les retient au passage et que ce défaut de transparence +ou cette faculté de capture résident surtout dans la vapeur +d'eau et l'acide carbonique.</p> + +<p>Depuis Langley a réalisé une combinaison beaucoup plus sensible +du thermopile et du galvanomètre. Avec cet appareil, qu'il a nommé +<i>bolomètre</i>, il a pu explorer le spectre solaire, du côté de l'infrarouge, +bien au delà des limites antérieurement admises, et il a reconnu que +la majeure partie de l'énergie calorifique du Soleil, les trois quarts +peut-être, réside en dehors du spectre visible. Mais un autre résultat +inattendu des expériences de Langley est que ces rayons obscurs +traversent une atmosphère pure et sèche plus facilement que ne le +fait la chaleur lumineuse.</p> + +<p>Dans un travail exécuté avec M. Very et publié en 1889<a id="footnotetag11" name="footnotetag11"></a> +<a href="#footnote11"><sup class="sml">11</sup></a> Langley +arrive aux conclusions suivantes:</p> + +<p>La partie du disque lunaire qui n'est pas actuellement éclairée du +Soleil ne nous envoie pas plus de chaleur que le fond du ciel.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote11" +name="footnote11"><b>Note 11: </b></a><a href="#footnotetag11"> +(retour) </a> <span class="sc">Langley</span> et <span class="sc">Very</span>, <i>The temperature of the Moon. American Journal of +Science</i>, vol. XXXVIII, 3e série.</blockquote> + +<p>La partie du disque lunaire qui voit le Soleil est, sans exception, +plus chaude que le fond du ciel. L'appareil est assez sensible pour +manifester la 1500e partie de la radiation totale de la Lune. La chute +de température qui se produit sur la Lune pendant la durée d'une +éclipse totale n'est pas aussi forte que lord Rosse l'avait pensé. Elle +est cependant supérieure à celle qui se produit dans l'épaisseur de +l'atmosphère terrestre sous une latitude quelconque.</p> + +<p>Il y a dans le spectre lunaire deux maxima distincts observables, +l'un correspondant à la radiation réfléchie, l'autre à la radiation +propre du sol.</p> + +<p>La position du second maximum, représentant la chaleur rayonnante +invisible, permet une évaluation de la température du sol. +Cette évaluation est fort incertaine. On peut admettre cependant que +la température de la Lune ne s'élève pas au-dessus de 0° centigrade. +Il n'y aurait donc pas, en dehors de l'examen détaillé du sol, de +raison suffisante pour exclure l'idée que la Lune soit, en tout ou en +partie, couverte de glace. Faute d'une température assez élevée cette +glace n'aurait jamais occasion de fondre ou d'émettre des vapeurs +sensibles.</p> + +<p>Cette conclusion a soulevé des objections nombreuses. On s'explique +mal, en l'absence de tout écran protecteur, ce qui frapperait +ainsi les rayons solaires d'impuissance. M. Very, collaborateur de +Langley, a repris les mesures avec des appareils plus perfectionnés<a id="footnotetag12" name="footnotetag12"></a> +<a href="#footnote12"><sup class="sml">12</sup></a>. +La transmission par le verre lui a permis de distinguer, dans la radiation +de la Lune, la radiation solaire réfléchie de celle qui émane +réellement du sol lunaire échauffé. En effet, une lame de verre qui +laisse passer 0,77 de la radiation solaire transmet seulement 0,02 de +la radiation d'une source à basse température, telle qu'un cube noirci +rempli d'eau bouillante. Finalement M. Very a trouvé, comme il +fallait s'y attendre, que la surface solide de la Lune, moins réfléchissante +que les nuages de l'atmosphère terrestre, doit mieux profiter de +la chaleur incidente. La température moyenne de l'hémisphère éclairé +doit être voisine de +97° C. Le point qui voit le Soleil au zénith +doit s'échauffer jusqu'à +184°, c'est-à-dire plus que les déserts les +plus brûlants de la Terre. Dans ces conditions, l'existence souterraine +est la seule à laquelle pourraient s'adapter les formes vivantes +terrestres.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote12" +name="footnote12"><b>Note 12: </b></a><a href="#footnotetag12"> +(retour) </a> <span class="sc">F.-W. Very</span>, <i>The probable range of the temperature of the Moon. Astrophysical +Journal</i>, vol. VIII, nov. et déc. 1898.</blockquote> + +<hr class="short"> +<a name="c10" id="c10"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE X.</h3> + +<h4>LA FIGURE DE LA LUNE ÉTUDIÉE PAR LES DOCUMENTS<br> +PHOTOGRAPHIQUES.<br> +LES TRAITS GÉNÉRAUX DU RELIEF.</h4> + +<hr class="short"> + +<p>A quelque opinion que l'on se range, concernant la température +actuelle de la Lune, il est certain qu'elle s'est refroidie plus vite et +desséchée plus complètement que la Terre. On doit donc s'attendre à +ce que la contraction par refroidissement soit pour notre satellite un +facteur important du relief, le travail des eaux y étant relativement +peu considérable. Cette prévision est confirmée par l'inspection de la +surface dans les lunettes puissantes, inspection qui peut se faire +aujourd'hui bien plus à loisir et d'une manière presque aussi complète +sur les photographies.</p> + +<p>Nous y reconnaîtrons d'abord, à première vue, des différences de +niveau considérables. Prenons, par exemple, l'image de Théophile, +l'un des cirques les plus profonds de la Lune. La mesure des ombres +y donne 5500m pour l'écart d'altitude entre le bord et la plaine intérieure, +1500m pour la hauteur du groupe central de montagnes. La pente +intérieure est raide, inclinée de 30° en moyenne. D'autres cirques +présentent des inclinaisons encore plus fortes, 40° ou 50°, ce qui +montre qu'ils ne peuvent être formés que de matériaux résistants. Il +serait difficile, sur la Terre, de trouver une telle différence de niveau +répartie sur une largeur aussi faible. La pente extérieure est au contraire +modérée. Il est malaisé d'y assigner la limite de l'ombre, et +par suite d'en évaluer la hauteur (<i>fig. 31</i>).</p> + +<p>Sur ce revers externe, nous voyons de nombreux sillons, un peu +divergents, tracés suivant la ligne de plus grande pente. Ils peuvent, à +première vue, s'interpréter comme des vallons creusés par les eaux. Mais +le fait qu'on les observe exclusivement sur le versant extérieur de quelques +grands cirques conduit à les regarder plutôt comme des traces +d'épanchements volcaniques. On ne trouve point, en effet, d'indice +de ravinement sur la pente intérieure des cirques, pas davantage sur les +pentes qui limitent les grands massifs montagneux et qui sembleraient +devoir offrir un champ si favorable à l'érosion. Les parties saillantes +n'y sont nulle part réduites à l'état de crêtes linéaires et ramifiées. +Partout des bassins sans écoulement, des plateaux à pentes indécises. +Point de fossés continus et progressivement élargis, comme les cluses +et combes du Jura, point de deltas au débouché des sillons dans la +plaine.</p> + +<p>D'où cette conclusion importante: non seulement la Lune n'est +pas aujourd'hui arrosée par des précipitations copieuses (ce que montrait +déjà l'absence de tout effet de réfraction imputable à l'air ou à +la vapeur d'eau), mais il en a toujours été ainsi depuis que le relief +de notre satellite s'est constitué. Jamais les eaux n'ont eu à se frayer +à la surface des voies d'écoulement.</p> + +<p>Cela veut-il dire qu'il n'y ait jamais eu d'humidité sur la Lune? +Cette conséquence serait peu admissible du moment que, avec +Laplace et ses successeurs, nous faisons de la Lune un fragment détaché +de la Terre. Elle le sera moins encore quand nous aurons relevé +sur la Lune des traces manifestes d'éruptions volcaniques. Disons +seulement que les précipitations y ont été faibles comparées à ce +qu'elles sont dans les régions bien arrosées de la Terre. Elles ont +rencontré un sol poreux et absorbant qui ne leur a pas permis +d'agir par ruissellement. Le refroidissement ayant marché plus +vite sur un globe moins gros, une couche plus épaisse s'est trouvée +capable d'absorber l'eau, que la chaleur interne ne refoulait plus à la +surface.</p> + +<p>Pourquoi parlons-nous de sol poreux et absorbant? L'hypothèse de +Laplace nous y invite encore. Car la Lune, empruntée aux couches +superficielles de la Terre, doit être composée surtout des matériaux +légers de l'écorce. Cette manière de voir est confirmée par la faible +valeur de la densité moyenne, qui ne s'élève qu'à 3,4 pendant qu'elle +dépasse 5,5 pour notre globe. Il est d'ailleurs extrêmement probable +que la densité superficielle est plus faible, de même que sur la Terre, +et n'excède pas 2, densité des calcaires les plus fissurés et les plus +légers. Enfin l'éclat de la lumière réfléchie par la Lune permet d'assimiler +sa surface au marbre ou à la craie. Les roches granitiques, +schisteuses, basaltiques, et en général celles qui forment les terrains +imperméables, ont des teintes plus sombres.</p> + +<br> + +<p><i>La répartition des mers.</i>--Un des traits les plus généraux et les +plus visibles de notre satellite est constitué par de vastes taches de +couleur sombre, formant des compartiments déprimés. Nous leur +garderons, pour nous conformer à l'usage, le nom de mers qui leur a +été donné par les anciens sélénographes; mais il est certain que leur +surface est rugueuse et que la lumière s'y diffuse sans jamais s'y +réfléchir comme elle le ferait sur un liquide. Il est naturel de les +rapprocher des compartiments affaissés de la surface terrestre. Nous +pouvons espérer d'y trouver matière à des comparaisons utiles; car, +si les mers lunaires n'ont subi ni sédiments ni érosions, les fosses +océaniques terrestres en ont été préservées par l'épaisseur du manteau +liquide qui les recouvre.</p> + +<p>Un premier rapprochement doit être fait en ce qui concerne la +distribution générale des aires déprimées. On sait que, sur la Terre, +ces aires se partagent en deux séries. Les unes, appelées fosses méditerranéennes, +s'enchaînent, sans se confondre, à peu près suivant un +grand cercle de la sphère. Deux autres groupes moins distincts, constituant +par leur agrégation l'un l'océan Pacifique, l'autre l'océan +Atlantique, s'étendent surtout dans le sens du méridien, à angle +droit avec l'alignement des fosses méditerranéennes. Cette disposition +paraît avoir persisté, dans ses traits essentiels, à travers les temps +géologiques.</p> + +<p>Prenons maintenant une épreuve photographique de la Lune au +voisinage de l'opposition et nous reconnaîtrons que ce résumé est +applicable à notre satellite de point en point, sans qu'il y ait autre +chose que les noms à changer. Les mers des Pluies, de la Sérénité, de +la Tranquillité, de la Fécondité, la mer Australe forment une série alignée +suivant un grand cercle. Mais, au lieu de se fermer comme +les suivantes, la mer des Pluies s'ouvre à l'Est dans un système de +bassins qui s'étend perpendiculairement au premier, comprenant +au Nord le Golfe de la Rosée, au Sud l'océan des Tempêtes et la mer +des Nuages (<i>fig. 30</i>).</p> + +<p>Convient-il d'assimiler ce second système au Pacifique ou à l'Atlantique? +La seconde manière de voir semble mieux fondée. Ces dépressions +n'embrassent pas, toutes ensemble, le cinquième de la circonférence +du globe en longitude. Nous n'avons point ici de chaînes +côtières comme celles qui font à l'océan Pacifique une ceinture +presque continue. Au contraire, nous voyons dans le sens de la longueur +une ride médiane jalonnée par toute une série de grands foyers +éruptifs, Bouillaud, Euclide, Kepler, Aristarque. On sait que l'océan +Atlantique est aussi divisé suivant un méridien par une ride saillante +d'où émergent de distance en distance les sommités volcaniques de +l'Islande, des Açores, de l'Ascension, de Tristan da Cunha. Nous ne +pouvons, malheureusement, achever le tour de la planète pour voir +si la série des fosses méditerranéennes se prolonge de l'autre côté, +s'il s'y rencontre un digne pendant à l'océan Pacifique, si les dépressions +s'y placent de préférence aux antipodes des saillies comme le +veut la symétrie tétraédrique qui semble prévaloir sur la Terre.</p> + +<br> + +<p><i>La structure des mers.</i>--La conformité qui se manifeste sur les +deux planètes dans la répartition générale des régions déprimées a +pour pendant une analogie non moins remarquable dans leur +structure.</p> + +<p>Les grands abîmes marins où la sonde descend à plus de 8km de +profondeur ne se groupent pas, comme on l'a cru longtemps, dans les +parties centrales des océans, loin de toute terre émergée. Ils ont +plutôt la forme de vallées allongées parallèlement aux rivages, à des +distances relativement faibles de ceux-ci. C'est ce qui a lieu dans +l'océan Atlantique pour les fosses des Antilles et des Bermudes, +dans le Pacifique pour les fosses des Kouriles, des îles Tonga, au large +des côtes chiliennes et péruviennes (<i>Pl. I</i>).</p> + +<p>Cette loi n'a été mise en évidence que par des travaux récents, à +la suite de sondages multipliés, de longues et coûteuses expéditions +maritimes. Sur la Lune, nous pouvons la vérifier à beaucoup moins +de frais. Une bonne lunette et un peu de patience y suffisent.</p> + +<p>Il nous sera d'abord très aisé de reconnaître que, sur le fond des +mers, le relief a une allure générale plus douce que dans les parties +saillantes. Les crêtes à versants concaves y sont rares; à part quelques +blocs isolés qui forment de véritables îles, les ondulations du sol ne +projettent d'ombre qu'au lever ou au coucher du Soleil. Les pentes +sont modérées et se prolongent dans le même sens sur de vastes étendues. +En thèse générale, cela est vrai de la Terre comme de son +satellite.</p> + +<p>Il s'en faut de beaucoup, cependant, que les mers lunaires soient +planes ou exactement modelées sur la sphéricité du globe. Ce ne sont +point des surfaces géométriques. Essayons donc d'aller plus loin et +de reconnaître où se trouvent les points les plus creux. Si nous examinons +sous un éclairement favorable la mer de la Sérénité, par +exemple, nous serons frappés de ce fait qu'elle possède, au pied de +son enceinte montagneuse, toute une bordure de taches sombres. +Pour qui est familier avec l'étude de la surface de la Lune, il est dès +lors probable que ces taches correspondent aux parties les plus creuses. +Il y a, en effet, sur notre satellite, corrélation habituelle entre la +teinte et l'altitude, en ce sens que les plaines basses y sont presque +toujours plus sombres que les points saillants. Comme la règle n'est +pas sans exception, une vérification pourra sembler désirable. Il suffira, +pour la faire, de noter la position des taches sombres et d'attendre +que le Soleil se couche pour elles. On les voit alors envahies par +l'ombre avant les taches claires qui les avoisinent, d'où il résulte que +les premières sont effectivement déprimées.</p> + +<p>La même expérience, répétée sur d'autres mers, fortifie cette conclusion, +qui est à peu près générale; le fond des mers lunaires est +convexe, dans son ensemble, au delà de ce qu'exige la courbure +moyenne du globe, et les fosses océaniques y sont, comme sur la +Terre, rejetées près des rivages.</p> + +<br> + +<p><i>La formation des mers.</i>--Un troisième point de ressemblance +est à signaler entre les mers terrestres et celles de notre satellite. +C'est dans la série équatoriale, dans celle qui répond aux fosses méditerranéennes, +que se rencontrent les bassins les mieux délimités par +des bourrelets montagneux, ceux dont le bon état de conservation accuse +une jeunesse relative. Sur la Lune leur forme circulaire ressort +souvent avec une admirable clarté. Les cassures qui les bordent se +montrent à nu, parfois sur plusieurs milliers de mètres de hauteur. Il +est évident que chacune de ces dénivellations de l'écorce, par cela +même qu'elle affecte un dessin géométrique, a dû s'effectuer dans un +temps assez court et se rattache à une époque géologique déterminée. +Si le phénomène est plus net sur la Lune, cela tient à ce que nous +pouvons en observer l'effet intégral et non modifié. Nous retrouverions +des formes analogues sur la Terre, s'il nous était possible de +débarrasser les fosses sous-marines de leur bordure de sédiments et +de restituer aux bourrelets montagneux tout ce que l'érosion leur a +enlevé.</p> + +<p>Voulons-nous prendre en quelque sorte sur le fait le mécanisme de +la formation d'une mer? Il faudra nous adresser de préférence à celles +qui ont gardé l'intégrité de leur contour circulaire. Il y en a trois, +les mers des Crises, du Nectar, des Humeurs, qui possèdent ce caractère +à un haut degré, et ce sont justement celles qui mettent en +défaut la règle signalée tout à l'heure. Une bande marginale n'y a +pas suivi l'affaissement du centre, mais est restée adhérente à la bordure +montagneuse. Les rides de celle-ci n'accusent point de préférence +pour l'alignement parallèle au rivage, par conséquent point de +structure plissée. La partie centrale ou aplanie de la mer offre une +série de veines ou de bourrelets saillants. La région extérieure ou +montagneuse est coupée de crevasses ouvertes, larges de 2km à 3km, +se prolongeant sur une énorme longueur à travers les obstacles les +plus variés (<i>fig. 32, 33, 34</i>).</p> + +<p>Les veines comme les crevasses suivent trop évidemment un tracé +concentrique au rivage de la mer pour ne pas être rattachées au mouvement +du sol qui a déterminé l'effondrement du centre. Mais nous +ne trouvons pas ici, comme sur le contour des affaissements terrestres, +des plis refoulés, accumulés contre des massifs résistants. +Bien loin de là, l'écorce lunaire s'est déchirée en larges crevasses qui +demeurent encore béantes à l'heure actuelle. Sa tendance, lors des +derniers mouvements dont nous pouvons constater les traces, n'était +donc pas de se plisser comme un vêtement trop large, mais au contraire +de s'étirer, de se disjoindre comme une enveloppe trop étroite.</p> + +<p>Pourquoi maintenant des crevasses ouvertes à l'extérieur de la +mer, des veines saillantes à l'intérieur? Ces deux aspects inverses ne +sont pas contradictoires. Ils représentent seulement deux étapes différentes +dans la marche d'un même phénomène. Les veines, comme +les crevasses, marquent des ruptures successives dues à l'effondrement +du centre de la mer. Les cassures les plus rapprochées du +centre ont servi au dégorgement des laves, qui se sont ensuite épanchées +sur la plaine. Quand cet épanchement a pris fin, les laves, arrivant +à la surface déjà refroidies, se sont solidifiées sur place. Non +contentes d'obstruer la fissure, elles l'ont transformée par leurs apports +successifs en un bourrelet saillant, à pentes doucement inclinées.</p> + +<p>Les fissures de la bande extérieure, situées à un niveau plus élevé, +n'ont point servi à l'épanchement des laves, qui trouvaient dans les +étages inférieurs une issue suffisante. Elles sont, par suite, demeurées +ouvertes; elles ont même dû aller en s'élargissant toujours, à la manière +des crevasses des glaciers, tant que la période d'affaissement de +leur lèvre inférieure s'est prolongée.</p> + +<p>Bien entendu, les parties aplanies de la surface sont également sujettes +à se fissurer. Mais, tant que l'écorce n'y a pas acquis une +grande épaisseur, les crevasses ne peuvent s'y ouvrir largement sans +donner issue aux épanchements volcaniques. Dès lors elles s'obstruent, +s'effacent et se transforment en bourrelets. Nous voyons fréquemment +ces deux sortes d'accidents juxtaposés à petite distance; +parfois même une crevasse ouverte se prolonge par une veine saillante.</p> + +<p>On comprend donc que les fissures de plaine soient, en général, +plus étroites que celles des régions de montagne, par suite moins +faciles à observer. Mais leur position, leur tracé sont également +significatifs au sujet de leur origine. Ainsi dans la partie est de la +mer de la Tranquillité (<i>fig. 35</i>) nous remarquons, à côté de veines +remarquablement longues et ramifiées, les crevasses typiques de Sosigène, +de Denys, de Sabine, toutes tracées parallèlement au rivage. +Dans le cas de Sabine, la crevasse est double, ce qui montre que la +tendance a persisté après avoir obtenu une première, mais insuffisante +satisfaction. Cette formation de crevasses successives et parallèles +s'observe, pour ainsi dire, à chaque pas sur les glaciers alpins. +De même ici nous voyons la mer exercer sur la terre ferme une sorte +d'attraction assez puissante pour disjoindre celle-ci et en détacher +des bandes marginales.</p> + +<br> + +<p><i>Des massifs montagneux de la Lune.</i>--Ces notions acquises +sur les mers nous rendront plus explicables les blocs saillants qui les +encadrent. Leurs caractères sont surtout négatifs. Ils manquent d'individualité +propre. Ce ne sont guère que des portions de plateau +laissées en relief par l'affaissement des régions voisines. D'habitude +les aires d'effondrement sont circulaires; aussi la forme générale du +groupe montagneux sera, plus ou moins, celle d'un triangle à côtés +concaves, de la portion de plan comprise entre trois cercles qui se +coupent.</p> + +<p>Cet énoncé s'applique bien aux monts Taurus, limitrophes de la +mer de la Sérénité. Nous n'y voyons ni lignes de partage, ni vallées +d'écoulement. La fine crevasse qui se fraye un chemin à travers le +centre du massif et se prolonge sur la plaine témoigne par sa seule +présence que le modelé du relief par les eaux a été nul ou insignifiant. +Les plus fortes élévations du sol ne sont point rassemblées au +centre, mais rejetées près de la limite ouest.</p> + +<p>Cette particularité n'est pas moins visible sur le groupe des Apennins. +Le côté nord, incliné vers la mer de la Sérénité, est beaucoup +plus étroit, beaucoup plus rapide que la pente inclinée au Sud vers la +mer des Vapeurs. Nous reconnaissons ici la loi de dissymétrie des +versants, bien connue de tous ceux qui ont étudié les montagnes +terrestres. Il semble que toute cette portion de l'écorce ait éprouvé +un mouvement de bascule exposant au dehors d'un côté une cassure +abrupte, de l'autre une face dorsale d'inclinaison modérée. Mais toujours +point de plis refoulés contre les parties saillantes. Nous voyons, +au contraire, la croûte lunaire manifester en toute occasion sa tendance +à s'étirer et à se disjoindre (<i>fig. 36</i>).</p> + +<p>On la retrouve encore, bien éloquemment attestée, dans la grande +vallée rectiligne que l'épée surhumaine de quelque paladin semble +avoir entaillée d'un seul coup à travers le massif des Alpes. Bien entendu, +cette explication ne saurait suffire, car il s'agit ici d'une cassure +de 70km de long sur 10km à 12km de large. Pour expliquer comment +les deux parties en contact ont pu se disjoindre à ce point, la théorie +de la contraction par refroidissement n'est pas suffisante. Il faut admettre +que l'un au moins des deux fragments a pu flotter à la dérive +sur le liquide qui le portait. Pour les Alpes comme pour les Apennins, +les plus hauts sommets sont en bordure, et leurs ombres s'allongent +sans obstacle sur la plaine qui s'étend à leurs pieds (<i>fig. 37</i>).</p> + +<p>Le massif voisin du Caucase forme barrière entre les mers des +Pluies et de la Sérénité. Ces deux bassins se rapprochent au point de +donner à la masse interposée l'aspect d'une chaîne de montagnes terrestre. +A y regarder de près, il n'y a point division dans la longueur +par une ligne de faîte, mais, au contraire, division transversale en +plusieurs blocs rectangulaires. Les cases de ce damier gigantesque ne +sont plus en correspondance exacte. Elles ont joué les unes par rapport +aux autres, et subi dans le sens tangentiel des mouvements de +transport ou de charriage qui peuvent atteindre 30km d'amplitude.</p> + +<br> + +<p><i>Relations entre l'histoire de la Lune et celle de la Terre.</i>--On +remarquera que l'étude du relief lunaire apporte, dans trois au +moins des grandes questions qui divisent les géographes et les géologues, +un témoignage précis, qui n'est peut-être pas sans réplique, +mais que l'on n'a pas le droit d'ignorer ou de négliger.</p> + +<p>En premier lieu, la Terre a-t-elle une écorce solide, une lithosphère? +Nous avons vu que des théoriciens d'une grande autorité se +prononcent pour la négative. Ils ne veulent pas admettre qu'une +croûte relativement mince, enveloppant un noyau liquide, résiste +aux marées qu'elle aurait à subir, au poids des montagnes dont sa surface +est hérissée. Pour Lord Kelvin, pour M. Darwin, la solidification +d'une planète doit commencer par le centre, progresser vers la surface, +et ne porter en dernier lieu que sur une couche mince.</p> + +<p>Les géologues se montrent, en général, peu disposés à marcher +dans cette voie; il nous semble que leur répugnance pourrait être +fondée avec plus de force encore sur l'examen de la surface de la +Lune. Non seulement, en effet, les épanchements venus de l'intérieur +y ont nivelé le fond des mers et des cirques, mais, ce qui est +plus significatif encore, des fragments solidifiés, épais de plusieurs +milliers de mètres, ont pu y flotter à la dérive.</p> + +<p>On continuera donc, malgré les beaux travaux mathématiques auxquels +nous avons fait allusion, à parler de l'écorce solide des planètes. +On le peut en conscience, parce que, pour simplifier le problème +et le rendre accessible au calcul, on est obligé d'introduire dès +le début des hypothèses hasardeuses, notamment celle d'une certaine +homogénéité. Devant cette nécessité, les faits d'observation gardent +une valeur prépondérante. Que l'on prenne garde, en contestant à +l'intérieur des planètes le droit d'être fluide, à leur croûte celui de +se supporter elle-même, de ressembler aux médecins du XVIIe siècle, +qui refusaient au sang la faculté de circuler dans les artères.</p> + +<p>Un second litige, dans lequel les astronomes auraient leur mot à +dire, a pour sujet la formation des montagnes. Ainsi que nous l'avons +vu au Chapitre V, la théorie de la contraction par refroidissement, +après avoir traversé une période de brillante faveur, se heurte à des +objections. On trouve le refroidissement séculaire trop lent, trop peu +sensible pour donner lieu à des déformations aussi grandes. Il faut +admettre, dit-on, que le poids des sédiments déposés sur les rivages +les contraint à s'affaisser, relève par un mouvement de bascule une +bande de terrain parallèle, et tend ainsi à exagérer les différences de +niveau primitives.</p> + +<p>L'examen de la Lune doit nous faire envisager ce complément +d'explication avec beaucoup de défiance. Sur notre satellite les érosions, +les sédiments, ne se révèlent que par des traces insignifiantes +et douteuses. Et cependant les différences de niveau y sont énormes +et brusques. Nous y voyons, aussi clairement que sur la Terre, les +sommets les plus élevés accumulés au bord des massifs, les fosses +océaniques rejetées près des côtes. Si donc la théorie de la contraction +était jugée insuffisante pour rendre compte de l'apparition des +montagnes, ce n'est pas au poids des sédiments qu'il faudrait faire +appel pour y suppléer. L'expédient, fût-il jugé efficace pour la Terre, +ne le serait pas pour la Lune. La réaction du fluide intérieur, comprimé +par les affaissements, semble, au contraire, fournir les éléments +d'une explication admissible dans tous les cas.</p> + +<p>Enfin, les caractères si nets par lesquels les montagnes lunaires se +différencient des montagnes terrestres doivent nous suggérer une +dernière réflexion.</p> + +<p>Pour les naturalistes du commencement du XIXe siècle, les chaînes +montagneuses avaient comme origine des compartiments soulevés. +Pour leurs successeurs immédiats, ce sont des massifs demeurés en +retard sur l'affaissement des régions voisines. Pour nos contemporains, +ce sont uniquement des fragments plissés par compression +latérale.</p> + +<p>Ce dernier point de vue pourrait bien être trop exclusif. La tendance +au plissement, si générale qu'elle soit sur la Terre, ne se manifeste +assurément pas sur la Lune. Elle n'est donc pas une condition +nécessaire pour la genèse des montagnes. Ne serait-elle pas particulière +à certaines périodes de l'histoire géologique?</p> + +<p>Nous sommes conduits à le penser par un travail souvent cité de +M. Davison<a id="footnotetag13" name="footnotetag13"></a> +<a href="#footnote13"><sup class="sml">13</sup></a>. En étudiant de plus près la loi formulée par Élie de +Beaumont, il a été amené à faire la remarque suivante: l'émission de +la chaleur dans l'espace ne se fait plus aux dépens de la surface, +dont le refroidissement est achevé. Mais elle ne se fait pas davantage +aux dépens des couches très profondes, dont la température demeure +sensiblement invariable. Le taux extrême du refroidissement est atteint +à une profondeur que l'on peut estimer, pour la Terre, à 100km. Il +en résulte que les plissements n'ont aucune raison de se produire +au delà de 8km de profondeur. Plus bas, les couches, se contractant +plus que celles qui les supportent, se trouvent étirées.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote13" +name="footnote13"><b>Note 13: </b></a><a href="#footnotetag13"> +(retour) </a> + <span class="sc">C. Davison</span>, <i>On the distribution of strain in the Earth's crust</i> +(<i>Philosophical Transactions</i>, 1887).</blockquote> + +<p>Ce chiffre de 8km est relatif aux conditions que la Terre traverse +aujourd'hui. Il tend à augmenter si le refroidissement poursuit sa +marche régulière. Mais qu'une cause réfrigérante extérieure vienne +à se faire sentir, ce sera la couche superficielle qui supportera la déperdition +la plus grande. Les plissements seront supprimés, et la tendance +à l'étirement deviendra générale.</p> + +<p>C'est précisément ce qui semble s'être produit pour la Lune. On +ne peut guère douter qu'elle n'ait possédé une atmosphère d'une +densité notable. A une époque peut-être récente cette atmosphère +s'est évanouie, dispersée dans l'espace ou absorbée par des combinaisons +solides. Privée de son manteau protecteur, la surface a subi +un refroidissement intense, et la possibilité même des plissements a +disparu jusqu'à ce qu'un nouvel état d'équilibre fût atteint.</p> + +<p>La Terre a très bien pu traverser une période analogue: non pas +qu'elle ait jamais été dénuée d'atmosphère, mais il est cependant +avéré que les climats ont subi à sa surface des variations importantes, +peut-être en concordance avec l'activité propre du Soleil.</p> + +<p>Pour nos latitudes, il y a eu refroidissement entre la période houillère +et la période glaciaire, réchauffement à la suite de la dernière +période glaciaire. A chacune de ces variations de température répondaient, +dans la croûte superficielle, des efforts de sens contraire, +capables avec le temps de faire surgir des chaînes de montagnes.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c11" id="c11"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE XI.</h3> + +<h4>LES CIRQUES LUNAIRES ET LES PRINCIPALES THÉORIES<br> +SÉLÉNOLOGIQUES.</h4> +<hr class="short"> + +<p><i>Cirques lunaires et volcans terrestres.</i>--Les traits principaux +du relief de la Lune, bassins déprimés et massifs saillants, nous sont +apparus comme l'oeuvre de forces qui ont été actives sur la Terre et +qui ont produit autour de nous des effets sinon semblables, au moins +du même ordre.</p> + +<p>D'autre part, les mers, comme les plateaux, sont semées d'accidents +caractéristiques, à tel point que nous sommes embarrassés pour +leur trouver des analogues dans nos expériences terrestres. Ils reproduisent +d'abord, en l'exagérant, un caractère que plusieurs mers +lunaires nous avaient présenté déjà, c'est-à-dire un périmètre circulaire +régulier. Ils offrent de plus une profondeur, une régularité, +une homogénéité de structure extrêmement frappante. Sans que l'on +puisse dire qu'ils constituent un élément invariable et primordial de +l'écorce lunaire, ils sont extrêmement répandus et, jusqu'à ces derniers +temps, ils ont accaparé d'une façon presque exclusive l'attention +des observateurs. Beaucoup les ont désignés sous le nom de +<i>cratères</i> ou de <i>volcans</i>. Nous emploierons de préférence l'appellation +de <i>cirque</i>, moins sujette à évoquer des analogies trompeuses et, +par suite, à induire en erreur.</p> + +<p>Il s'en faut en effet que, entre cirques lunaires et volcans terrestres, +la ressemblance soit telle que nous soyons en droit de conclure, sans +autre examen, à l'identité des causes. Les différences sont profondes +et méritent une grande attention.</p> + +<p>Si nous prenons, par exemple, un cirque lunaire de premier rang +et bien conservé, tel que Langrenus, Copernic ou Arzachel (<i>fig. 38</i>,)il est certain que la régularité du bourrelet, sa hauteur uniforme +suggèrent des comparaisons avec les cratères de volcans. Mais la ressemblance +n'existe qu'en plan. Le cirque lunaire est bien plus grand +que le cratère terrestre. Il y a, dans les exemples que nous avons +cités, 80km ou plus d'un bord à l'autre. Aucun cratère terrestre en +activité ne mesure 2km de large, et, si l'on rencontre des bassins volcaniques +plus vastes (la Caldiera de Palma, les cirques de la Réunion, +le Kilauea des îles Sandwich), ce sont des emplacements de croûtes +effondrées, et non des orifices de cheminées.</p> + +<p>Le cirque lunaire est également beaucoup plus profond (de 3000m à +6000m). Le volume de la cavité est fort supérieur à celui du bourrelet +entier, au lieu que le cratère terrestre n'entame qu'une faible +portion de la montagne qui le porte. Le fond du cirque est ordinairement +plat et s'abaisse bien au-dessous du plateau environnant. Il +n'est pas rare de voir s'élever au centre une montagne ou un groupe +de montagnes absolument isolés. Quelquefois il n'y a pas de bourrelet +du tout, ou du moins pas de pente extérieure, comme dans +Ptolémée. Le rebord, coupé de vallées nombreuses, n'a aucun caractère +d'unité. D'une façon générale, le volcan terrestre est en relief, le +cirque lunaire est en creux (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>A cette différence radicale dans l'aspect externe se joignent, pour +nous conseiller la réserve, la très grande difficulté de distinguer entre +les matériaux superposés, l'impossibilité de prélever des échantillons +et de pratiquer des coupes. Mieux vaut donc oublier momentanément +ce que nous pouvons savoir des volcans, demander à l'observation +directe ou photographique de la Lune, sans idée préconçue, +tout ce qu'elle peut donner. Nous comparerons les cirques entre eux, +en nous attachant de préférence aux plus grands et aux mieux +visibles; nous tâcherons de nous insinuer dans leur intimité. Sur un +nombre aussi grand d'individus (les Cartes en ont enregistré 30000 +et elles ne sont pas complètes), des familles naturelles finiront bien +par se dessiner. Nous devrons rechercher les relations de ces divers +groupes, établir leur ordre de succession. L'application des lois élémentaires +que nous ne pouvons supposer en défaut éliminera plusieurs +des hypothèses qui auraient pu être imaginées tout d'abord. +Si, après ce passage au crible, l'analogie avec les volcans terrestres +demeure indiquée ou seulement possible, nous y aurons recours, +sans vouloir pousser nos déductions trop loin, car les géologues eux-mêmes +ne sont pas tous d'accord sur l'origine de ces manifestations +redoutables.</p> + +<p>Pour exécuter ce programme à la lettre, nous aurions d'abord à +exécuter une reconnaissance générale de toute la surface visible de +la Lune, en nous attachant à la statistique et à la description des +cirques. Mais cette analyse nous conduirait à excéder de beaucoup les +bornes imposées à ce petit Livre. Nous allons essayer d'en condenser +les résultats, renvoyant pour le détail aux Mémoires qui accompagnent +les différents fascicules de l'Atlas publié par l'Observatoire de Paris.</p> + +<br> + +<p><i>Distribution des cirques.</i>--Aucune aire un peu étendue, sur la +Lune, n'est tout à fait exempte de cirques. Ils sont en général plus +nombreux, cela est évident à première vue, sur les continents que sur +les mers. La région la plus pauvre comprend les massifs montagneux +des Alpes, du Caucase, des Apennins et quelques golfes très unis qui +agrandissent le périmètre des mers. La région la plus riche est la +calotte australe, où il y a superposition, mais non enchevêtrement +d'enceintes successives apparues sur le même emplacement. Quand +un cirque est incomplet, ce n'est point par avortement, mais par +destruction totale de la partie manquante. Chaque conflit de deux +formations permet donc d'assigner entre elles un ordre chronologique, +et l'on constate que les cirques les derniers venus sont presque +sans exception les plus petits et les plus profonds. On est donc doublement +fondé à les considérer comme formés aux dépens d'une +croûte progressivement épaissie (<i>fig. 47</i>).</p> + +<p>Sur une Carte d'ensemble, nous pouvons voir que les cirques +tombent moins souvent dans le périmètre des mers et plus souvent +sur leur limite que ne le comporterait une distribution fortuite. Ils +affectionnent les grandes cassures qui servent de limites aux fosses +méditerranéennes. En pareil cas, leur centre ne se place pas exactement +sur la ligne de rupture, mais un peu à l'intérieur du côté concave, +et la même loi régit les petits cirques parasites placés sur le +rebord des grands. Dans les régions des hauts plateaux, où l'écorce +est parcourue par des sillons rectilignes, ces sillons commandent souvent +l'alignement des cirques en limitant l'expansion de tous ceux +qu'ils rencontrent, et dessinent des tangentes communes, soit intérieures, +soit extérieures, au contour de plusieurs cirques (<i>fig. 45</i>). +Il n'est pas rare non plus de voir des grands cirques former des +chaînes alignées sur le méridien. Il suffira de citer les associations +Langrenus, Vendelinus, Petavius; Théophile, Cyrille, Catherine; +Ptolémée, Alphonse, Arzachel; Thebit, Purbach, Regiomontanus, +Walter. Même en l'absence de sillons rectilignes, on voit des séries +de petits orifices soit sur les hauts plateaux, soit sur le fond des +mers, former des chapelets, des alignements serrés et manifestes.</p> + +<br> + +<p><i>Caractères distinctifs des cirques.</i>--Un certain nombre se classent +à part par un relief vigoureux, des arêtes vives, un air général +de jeunesse et d'intégrité. Ces caractères sont surtout communs chez +les petits individus, mais il y en a aussi de fort grands dans le même +cas. Tel est par exemple Théophile, le bassin le plus profond de la +partie centrale de la Lune. Le bourrelet, d'une régularité surprenante, +semble construit au tour. D'un bord à l'autre, on mesure +exactement 100km. La pente est douce vers le dehors et la dénivellation +totale ne s'évalue pas facilement; mais à l'intérieur on peut +mesurer la largeur de l'ombre, et l'on s'assure qu'il y a 5500m de différence +d'altitude entre le rempart et la plaine. Aucune montagne +terrestre ne s'abaisse de si haut dans le même espace, et l'on peut +présumer qu'un spectateur placé sur le massif central aurait sous les +yeux un tableau des plus imposants. Ce massif est considérable, +dominé par plusieurs pics. Ici encore, l'ombre se prête à la mesure +et accuse une altitude de 2000m. Il s'en faut bien, par conséquent, +que le massif central atteigne au niveau du rempart (<i>fig. 31</i>).</p> + +<p>Aristarque, Eudoxe, Aristote, Langrenus, Tycho sont d'autres +représentants du type saillant et vigoureux. Tous possèdent des montagnes +centrales à plusieurs sommets distincts. Le rempart présente +quelques points anguleux et s'abaisse par gradins vers l'intérieur. Il +semble souvent que l'on ait essayé de plusieurs ébauches polygonales +avant de s'arrêter à une forme circulaire qui se superpose aux premières +sans les effacer en totalité. Un autre trait digne d'être retenu +est la présence de digues rectilignes qui limitent en divers sens l'expansion +du cirque et l'encadrent dans un hexagone ou dans un quadrilatère +(<i>fig. 47, 48</i>).</p> + +<p>D'autres grandes enceintes présentent, avec une dépression plus +faible, un intérieur encore plus uni. Tel est Platon, où il faut une +lunette puissante et beaucoup d'attention pour apercevoir quelques +accidents. Il est le <i>Lac noir</i> des premiers sélénographes, et, en effet, +il offre cette particularité de trancher par sa teinte sombre sur les +plaines voisines, et cela d'autant plus que le Soleil y approche plus +du méridien. Un observateur placé au milieu de Platon pourrait s'y +croire perdu dans une plaine illimitée. C'est tout au plus, en effet, si +la courbure du globe lunaire lui laisserait apercevoir les points les +plus élevés de l'enceinte (<i>fig. 40</i>).</p> + +<p>Au type de Platon se rattachent Archimède, Posidonius, Taruntius, +Guttemberg, Pitatus, Gassendi, tous situés dans le voisinage +immédiat de mers, dont les séparent seulement des digues minces ou +dégradées (<i>fig. 50, 51</i>).</p> + +<p>Les spécimens que nous venons d'énumérer sont des formations de +grande étendue, mesurant 50km à 150km de large. Il y en a beaucoup +de moindres, jusqu'aux plus petits diamètres perceptibles, mais il y +en a aussi de plus grands. D'habitude on ne leur donne pas la qualification +de <i>cirques</i>; on leur réserve le nom de <i>mers</i> ou de <i>golfes</i>. +Au fond, cette démarcation n'a pas une grande importance, et son +caractère est plutôt conventionnel. Ainsi la mer des Crises, encadrée +comme Ptolémée dans un hexagone, est aussi bien délimitée et n'est +pas plus exactement aplanie que lui. Elle s'étend à 2000m ou 3000m +en contre-bas des montagnes qui l'entourent (<i>fig. 32</i>).</p> + +<p>La mer du Nectar, bien circulaire encore avec ses 200km de rayon, +est loin d'être aussi profondément encaissée que Théophile, qui se +rencontre tout auprès. Mais portons notre attention sur la région +environnante, et nous verrons que la mer du Nectar est seulement la +partie centrale d'un affaissement bien plus étendu, qui s'est propagé +par zones concentriques, et dont la cassure des monts Altaï dessine +la limite. Ainsi la tendance de notre satellite à détacher par des crevasses +circulaires des fragments de son écorce, qui descendent ensuite +au-dessous du niveau environnant, peut s'exercer sur de très +grandes étendues à la fois, et toute explication mécanique des cirques +doit être tenue pour insuffisante et suspecte, si elle n'est pas capable +de s'adapter à ces cas extrêmes (<i>fig. 33</i>).</p> + +<p>Ce qui donne aux cirques leur individualité, leur physionomie +propre, ce n'est pas l'espace plus ou moins grand qu'ils occupent, +c'est avant tout le caractère saillant du rempart, son dessin circulaire +ou polygonal, la profondeur du bassin, la présence d'une montagne +centrale. Peut-on à ces caractères faire correspondre un ordre de +succession ou une localisation déterminée? Le problème est compliqué, +mais point insoluble. Ainsi, dans certaines régions, l'aspect +vigoureux et net est de règle; ailleurs, ce sont le délabrement et la +vétusté qui dominent. Au voisinage du pôle Sud, nous ne voyons +guère que des trous profonds et réguliers, découpés dans un plateau +d'altitude uniforme. Il se rencontre ici des altitudes de 6000m et +7000m, dépassant même celle de Théophile. Dans la région arctique, +au contraire, ces formes vigoureuses sont exceptionnelles. Ce sont +les fonds des cirques qui paraissent constituer la partie moyenne de +la planète. Au lieu de plateaux interposés, nous n'avons plus que de +minces digues de séparation, plutôt rectilignes que circulaires, et +dans un mauvais état de conservation (<i>fig. 46</i>).</p> + +<p>Après ces généralités, il convient de signaler quelques formes que +l'on a plus rarement occasion d'observer, mais que l'on relèverait +sans doute en plus grand nombre si l'on avait la faculté d'y regarder +de plus près. Ainsi quelques enceintes se montrent partagées en +deux moitiés par un sillon rectiligne, soit en relief, soit en creux. Le +premier cas est réalisé par Alphonse (<i>fig. 43</i>), le second par Petavius. +On y soupçonne une deuxième fissure, dirigée en apparence +suivant le diamètre conjugué de l'ellipse, en réalité orientée perpendiculairement +à la première. Petavius est encore digne de remarque +par l'importance du massif central, la structure du rempart en étages +et son inscription dans un quadrilatère (<i>fig. 41</i>). Ces encadrements +rectilignes, dont on relève avec un peu d'attention beaucoup +d'exemples, sont le plus souvent tangents aux limites des cirques. +Mais quelquefois aussi ils se tiennent à distance. Tycho, par exemple, +occupe le milieu d'un parallélogramme dont tout l'intérieur a subi un +affaissement visible; mais le cirque, d'aspect vigoureux et moderne +comme Théophile, est resté confiné dans la partie centrale, et maintenu +entre deux digues parallèles et plus rapprochées. L'écorce lunaire +a possédé, au moins dans certaines parties, une sorte de charpente +osseuse comparable à la carcasse métallique d'une serre. Les +cases de ce damier gigantesque ont joué les unes par rapport aux +autres, avec une tendance générale à l'affaissement. Le milieu de +chaque case a présenté des conditions particulièrement favorables +pour la formation d'un cirque, et les crêtes de séparation ont souvent +arrêté l'expansion du bassin. On s'explique par là le grand +nombre des sillons tracés suivant des tangentes communes à des +enceintes voisines (<i>fig. 47</i>).</p> + +<p>Ainsi ce ne sont pas des causes extérieures et accidentelles, ce +sont les inégalités de résistance de l'écorce qui ont déterminé à +l'avance les emplacements des grands cirques.</p> + +<br> + +<p><i>Auréoles et traînées.</i>--Un autre phénomène bien remarquable, +mais limité à un nombre relativement petit de cirques lunaires, est +celui des auréoles blanches. Elles apparaissent mieux lorsque le +Soleil, un peu élevé, a dissipé les ombres et rendu possible une juste +appréciation des teintes. Continue dans le voisinage du cirque, l'auréole +ne tarde pas à se diviser en traînées qui s'étendent à plusieurs +centaines de kilomètres dans toutes les directions, avec quelques +lacunes ou irrégularités.</p> + +<p>Les traînées sont un accident superficiel. Elles n'altèrent pas le +relief des régions qu'elles traversent; elles franchissent, sans être le +moins du monde déviées, les montagnes placées sur leur trajet, et ne +manifestent aucune tendance à s'écouler par les vallées qu'elles +croisent. Quand elles s'arrêtent ou s'interrompent, c'est le plus souvent +à la rencontre de bassins déprimés, dont la teinte sombre a +résisté avec succès à l'extension des auréoles.</p> + +<p>Certains foyers ne rayonnent pas dans toutes les directions: ainsi +Proclus laisse ouvert entre deux traînées voisines un secteur sombre +de 120° (<i>fig. 32</i>). D'autres n'émettent qu'un petit nombre de +traînées isolées: tel Messier, qui envoie vers l'Est un double panache, +tellement semblable à une queue de comète qu'un astronome +du dernier siècle voulait absolument y voir une représentation intentionnelle +offerte à notre curiosité par d'ingénieux habitants de la +Lune (<i>fig. 28, 29</i>).</p> + +<p>Un de ces systèmes de traînées mérite une attention particulière. +C'est Tycho, déjà signalé tout à l'heure, qui en est le centre. Son +rayonnement embrasse bien une moitié de la partie visible de la +Lune. Il est si étendu qu'aucune photographie ne peut bien en montrer +tout l'ensemble. Mais les images partielles mettent en évidence +une particularité remarquable: l'auréole ne s'étend pas aux pentes +extérieures du cirque. Elle y est remplacée par une couronne sombre. +Ce cas n'est pas isolé; il y en a d'autres exemples, mais celui de Tycho +est le plus apparent (<i>fig. 42</i>).</p> + +<p>Il est inadmissible que la cause qui produit les traînées, quelle +qu'elle soit, n'entre pas en jeu au voisinage immédiat du centre d'action. +Si donc l'auréole ne commence pas au bord même de l'orifice, +ce n'est pas que la matière constitutive des traînées blanches y ait +manqué, c'est qu'elle a été recouverte par un dépôt plus récent, de +couleur sombre, mais moins susceptible de s'étendre à de grandes distances.</p> + +<br> + +<p><i>Aperçu des principales théories sélénologiques.</i>--Les dissemblances +très accentuées qui existent entre les cratères des volcans +terrestres et les cirques lunaires ont provoqué des tentatives intéressantes, +mais à notre avis infructueuses, pour expliquer l'origine des +cirques sans faire appel aux phénomènes volcaniques.</p> + +<br> + +<p><i>Théorie des tourbillons.</i>--Ainsi, dans une Communication présentée +à l'Académie des Sciences en 1846, un officier français, le capitaine +Rozet, signale d'autres exemples de forme circulaire présentés +par la nature. Ce sont les tourbillons fluviaux et marins, les cyclones +atmosphériques. Dans ce dernier cas aucune limite de grandeur n'est +plus imposée. De plus, les tourbillons peuvent naître partout où se +trouvent en présence des courants de vitesse différente. Ils ont la propriété +de rejeter à leur circonférence les matériaux qu'ils transportent. +Voici donc trouvés les artisans des mers et des grandes +enceintes. Chacune d'elles marque l'emplacement d'un tourbillon +provoqué par les marées et les variations de température sur la Lune +encore liquide. A mesure que la solidification progressait, les tourbillons +accumulaient sur leurs bords les scories dont ils étaient chargés. +Ainsi se sont, avec le temps, édifiés les remparts.</p> + +<br> + +<p><i>Théorie des marées.</i>--Faye est pour le volcanisme un adversaire +non moins déterminé et redoutable. Point de volcans, nous dit-il, +sans d'abondantes émissions de vapeur d'eau et de gaz; or la Lune +n'a ni eau ni gaz, donc les cirques lunaires ne sont point des volcans. +A leur place Faye met en jeu la force des marées provoquées par +l'attraction de la Terre sur le noyau encore fluide de la Lune. Ce flot +périodique a dépensé aujourd'hui toute son énergie à établir l'égalité +entre les durées de rotation et de révolution de notre satellite, mais +auparavant il a pu se montrer capable d'actions mécaniques importantes. +Le fluide intérieur, réduit à se faire jour par d'étroits orifices, +les a lentement usés et arrondis, de manière à donner à chacun d'eux +les dimensions actuelles des cirques. Ce même fluide a exhaussé les +bords de l'entonnoir en venant périodiquement s'y figer. Un retrait +général a précédé la solidification. Du fond plat ainsi constitué, une +dernière éruption a fait jaillir la montagne centrale. On peut citer +comme confirmant en partie les idées de Faye les expériences plus +récentes de MM. H. Ebert et W.-H. Pickering. L'un et l'autre sont +arrivés à produire artificiellement des enceintes circulaires à bourrelet +saillant par des alternatives d'aspiration et de refoulement sur +une masse fluide encroûtée.</p> + +<br> + +<p><i>Théorie de l'ébullition.</i>--D'autres expérimentateurs, notamment +M. Stanislas Meunier, se sont livrés, dans un but scientifique, à +l'opération culinaire connue sous le nom de <i>friture</i>. On prend une +matière pâteuse, plâtre, mortier ou ciment; on y incorpore de l'eau, +un peu de matière grasse ou de glu pour faciliter la prise, et l'on +chauffe le mélange. Un moment vient où des bulles volumineuses +crèvent à la surface. Si les proportions ont été bien choisies un certain +nombre de bulles laissent leur empreinte dans la croûte figée, et +ces empreintes sont des images passablement fidèles des cirques +lunaires. Ou ces expériences sont sans application à notre sujet, ou +leurs auteurs nous demandent d'admettre qu'un grand cirque peut +ainsi se former d'un seul coup, c'est-à-dire qu'une bulle dégagée dans +une masse pâteuse peut mesurer aussi bien 100km que 1cm. La transition +est encore plus malaisée, on en conviendra, que des cratères +terrestres aux cirques lunaires.</p> + +<br> + +<p><i>Théorie glaciaire.</i>--S'il faut renoncer à faire creuser les cirques +par les forces intérieures, on invoquera dans le même but les agents +externes, par exemple la différence de température entre le globe +lunaire et l'espace céleste. C'est ainsi que, pour M. Ericsson (<i>Nature</i>, +vol. XXXIV, année 1886, p. 248), la Lune est dans son ensemble couverte +de glace; mais, sur certains points privilégiés, la chaleur du sol +fond cette glace et vaporise l'eau de fusion. Une partie retombe en +neige sur les bords de l'entonnoir, où elle se condense et s'accumule. +La partie qui retombe à l'intérieur y est liquéfiée et vaporisée de +nouveau, et le cycle se continue jusqu'à la congélation finale de l'ensemble.</p> + +<br> + +<p><i>Théorie météorique.</i>--On sent bien la difficulté d'expliquer +ainsi la montagne centrale, l'altitude irrégulière du bourrelet, la +dépression du fond du cirque par rapport aux plateaux voisins. Aussi +s'est-on demandé si les orifices innombrables dont la surface lunaire +est semée ne seraient pas des empreintes de projectiles venus des +profondeurs de l'espace. Il semble que cette idée ait été émise pour +la première fois par Gruithuisen en 1846. Il est évident qu'elle ne +s'appuie à aucun degré sur les faits d'observation concernant les +bolides et les étoiles filantes. Les projectiles qui nous arrivent des +profondeurs de l'espace sont insignifiants par rapport au volume de la +Terre et ne contribuent dans aucune mesure appréciable au modelé +de sa surface. Il n'est pas moins hasardeux de faire bombarder la Lune +par des projectiles venus de la Terre, car les plus violentes explosions +volcaniques sont bien loin de communiquer aux matériaux émis la +vitesse nécessaire, et rien ne donne lieu de penser qu'elles aient eu +plus d'énergie dans le passé. Il semble même certain que les éruptions +sont d'autant plus calmes que l'on se rapproche davantage d'un état +général de fluidité.</p> + +<p>Ce qui rend séduisante l'hypothèse météorique (ou balistique), +c'est la possibilité de rattacher à une origine analogue les accidents de +toute dimension, cratères, cirques et mers, que relient ensemble une +certaine ressemblance et une apparente continuité. C'est aussi la +faculté que l'on a d'obtenir des formes analogues par des essais de +laboratoire et la tendance bien naturelle des expérimentateurs à considérer +ces analogies comme décisives, malgré l'énorme différence +des échelles. Le difficile, évidemment, n'est pas d'obtenir un trou, +c'est de faire naître un relief saillant de quelque importance si la surface +choquée est résistante, de quelque durée si on la prend fluide ou +semi-fluide. Il ne peut être question non plus d'imprimer aux projectiles +des vitesses comparables à celles des corps célestes. Les expériences +les plus variées et les plus heureuses dans cette direction sont +dues à la persévérance de M. Alsdorf. Elles ont été publiées en +1898<a id="footnotetag14" name="footnotetag14"></a> +<a href="#footnote14"><sup class="sml">14</sup></a>. M. Alsdorf renonce à l'emploi des substances pâteuses +essayées par ses prédécesseurs. Ces substances ne donnent jamais +qu'un type de bourrelet et de montagne centrale, et ne s'adaptent pas +à la variété des accidents lunaires. Il est préférable d'étendre sur une +planche une couche de poudre homogène: c'est le lycopode qui +réussit le mieux. On y projette sous divers angles des balles élastiques +de caoutchouc ou de laine. En se relevant, le projectile exerce sur la +poudre une sorte d'aspiration. Un bourrelet se forme dans la période +de compression, une éminence centrale dans la période de dilatation. +Que l'on emploie un projectile de forme irrégulière, et l'enceinte va +devenir anguleuse. Que l'on superpose deux couches de teinte différente, +et les particules ramenées à la surface ou projetées au dehors +imiteront les traînées divergentes. On dispose pour varier les effets +de trois éléments principaux, vitesse du projectile, angle d'incidence, +rapport de l'épaisseur de la couche poudreuse au diamètre de la +balle.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote14" +name="footnote14"><b>Note 14: </b></a><a href="#footnotetag14"> +(retour) </a> <span class="sc">H. Alsdorf</span>, <i>Experimentelle Darstellungen von Gebilden der Mondoberfläche, +mit besonderer Berücksichtigung des Details.</i> <i>Gaea</i>, 1898, Erstes Heft, s. 35.</blockquote> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/135.png"></p> + +<p>Les photographies données par M. Alsdorf ne feront pas illusion à +un observateur familier avec les cirques lunaires, mais il n'est pas +contestable, cependant, que la ressemblance ne soit réelle. Avant de +conclure de cette ressemblance à l'identité des causes, il est clair que +plusieurs questions préalables sont à résoudre. La probabilité <i>a priori</i> +pour que le mécanisme invoqué ait agi est un élément indispensable +de décision. Un projectile vigoureusement lancé peut communiquer +autour de lui un ébranlement plus ou moins étendu, mais, +s'il laisse une empreinte durable et nettement terminée, cette empreinte +excédera peu les dimensions du projectile. Faut-il admettre +que la Lune ait reçu, dans toutes ses parties, une averse de bolides de +100km de diamètre, bombardement que l'on n'a jamais constaté et dont +les observations géologiques n'indiquent aucune trace? M. Alsdorf +ne recule pas devant cette conséquence. Faudra-t-il croire aussi que, +deux corps célestes venant à se rencontrer, le plus petit rebondira +comme une balle élastique, sans qu'il y ait écrasement ou pénétration? +Ici l'invraisemblance est trop forte. Aussi M. Alsdorf renonce +finalement à interpréter son expérience au profit de la formation des +montagnes centrales. Il admet que la pénétration du projectile est +suivie d'un violent dégagement de chaleur, sous l'influence duquel le +massif intérieur surgit au fond de l'empreinte.</p> +<hr class="short"> +<a name="c12" id="c12"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE XII.</h3> + +<h4>L'INTERVENTION DU VOLCANISME DANS LA FORMATION<br> +DE L'ÉCORCE LUNAIRE.</h4> +<hr class="short"> + +<p><i>Impossibilité d'exclure complètement les forces internes.</i>--Les +tentatives d'explication du relief lunaire dont nous avons indiqué +le principe émettent toutes, au début, la prétention d'exclure les phénomènes +éruptifs. Mais, dès qu'on leur demande de développer leurs +conséquences ou de rendre compte de certains traits spéciaux, on +s'aperçoit bientôt que le volcanisme y est moins maltraité qu'il n'en +a l'air. On le proscrit au début, mais en définitive on revient à lui. +Qu'est-ce, en effet, qu'une éruption, sinon la création d'un relief sous +l'influence d'un excès de pression interne? Or c'est bien à des actions +de ce genre que M. Stanislas Meunier demande l'érection instantanée +d'un cirque lunaire. Ce sont elles que Faye et M. Alsdorf chargent de +construire d'un seul coup les montagnes centrales, c'est-à-dire des +massifs de 1500m à 2000m de haut. C'est exiger des forces éruptives +plus qu'elles ne sont capables de donner d'après notre expérience +terrestre, car les grands édifices volcaniques sont tous le résultat d'accumulations +séculaires. Pas une seule expérience terrestre ne nous +amène à considérer comme possible l'apparition d'une véritable montagne +comme contre-coup d'un choc ou d'une explosion.</p> + +<p>La théorie des tourbillons et la théorie glaciaire sont en réalité les +seules à ne rien emprunter aux volcans. Mais toutes deux présentent +des lacunes capitales en ce qui concerne les montagnes centrales, les +traînées divergentes et les grandes fissures. Et même si l'on s'attache +aux cirques, que l'on se propose plus spécialement d'expliquer, une +analyse plus complète montrera que l'intervention des tourbillons ou +des concrétions de glace est, en définitive, inopérante. Attribuer aux +cyclones les dimensions des mers lunaires, c'est vouloir qu'ils évoluent +au sein d'un fluide presque parfait et dénué de résistance. Dès +lors il devient impossible d'admettre que tous ou même la majorité +d'entre eux aient occupé des emplacements stables. On ne peut plus +leur demander d'édifier des remparts de cirques, de faire surgir en +dépit de la pesanteur des constructions régulières et permanentes de +plusieurs milliers de mètres de hauteur. Cette persistance dans l'action +ne cadre pas avec un tempérament voyageur. Autant que nous pouvons +le savoir, les cyclones détruisent et ne bâtissent pas.</p> + +<p>Le concours de longues périodes de temps n'est pas moins nécessaire +si l'on veut faire constituer de hautes montagnes par des condensations +neigeuses successives. Dès lors la répartition de ces dépôts +n'aurait pu se faire d'une manière aussi irrégulière en dépouillant +certains emplacements, toujours les mêmes, au profit d'une bande +étroite qui les entoure. Les chutes de neige atténuent toujours le +relief existant, par cette simple raison que la neige obéit à l'action de +la pesanteur plus aisément que tout autre élément solide de l'écorce. +Les remparts des cirques, s'ils avaient été formés par cette voie, se +maintiendraient à des altitudes très uniformes, au lieu d'être, comme +il arrive souvent, coupés de vallées et de brèches profondes. L'influence +de la latitude aurait dû se faire sentir dans la distribution des +neiges, et des calottes plus épaisses se seraient formées sur les pôles, +où le relief est, au contraire, très accidenté. Enfin l'existence présente +d'une aussi grande quantité de glace sur la Lune supposerait, +dans le passé, une période où d'abondantes condensations liquides +se seraient produites. Elles auraient entraîné comme conséquences +fatales des phénomènes d'érosion et de sédiment dont les traces +seraient demeurées visibles et, en tout cas, l'obstruction des fissures.</p> + +<p>La structure du rempart des cirques donne un démenti également +net à la théorie des marées. La fusion des bords d'un orifice, l'épanchement +d'un liquide au dehors, sa solidification par nappes nécessairement +très minces, ne peuvent donner lieu qu'à un relief extrêmement +doux, à peine appréciable. L'effort d'un liquide comprimé +peut provoquer la rupture ou la déchirure de la paroi qui l'enferme, +nullement la formation d'orifices espacés et réguliers, moins encore +celle d'un pic de grande altitude. Si MM. Ebert et Pickering ont +réussi à produire ainsi des bourrelets saillants, il est hors de doute +que leur succès est lié à la petite échelle des expériences. Un liquide +sortant en grandes masses ne peut que s'épancher en larges nappes et +non s'accumuler sur certains points privilégiés. Les marées peuvent +avoir leur rôle dans la distribution générale des mers et des cirques, +mais des forces plus énergiques et plus localisées s'accusent, dans +chaque formation particulière, comme prépondérantes.</p> + +<p>C'est encore à la dimension très réduite des objets qu'est lié le +succès partiel de la théorie de l'ébullition. Dans une masse fluide, les +gaz qui viennent se dégager à la surface ne laissent pas d'empreinte. +Des vestiges pourront subsister si la matière est pâteuse et choisie de +telle façon que le point d'ébullition et le point de solidification soient +presque confondus. Mais aucun choix de substances, aucune application +calculée de la chaleur ne peut amener la formation de bulles +dépassant quelques centimètres. Veut-on que les gaz s'échappent +d'une manière intermittente et en masses plus grandes, il faut laisser +se former une croûte solide. Celle-ci cédera sous une pression suffisamment +forte, par fissurement ou explosion, mais les ouvertures +formées ne présenteront plus de ressemblance, même éloignée, avec +les cirques lunaires.</p> + +<p>L'explication météorique ou balistique se défend mieux. Elle +peut en effet invoquer à la fois des faits d'observation et des expériences. +La Terre recueille sur son passage des corps nombreux, +aérolithes ou bolides; il est très probable que la Lune en reçoit aussi; +il est possible qu'elle en ait reçu dans le passé beaucoup plus. D'autre +part, les essais de M. Alsdorf montrent qu'avec un choix judicieux +et intentionnel de matières meubles et de projectiles élastiques, la +plupart des accidents lunaires peuvent être imités.</p> + +<p>Il semble, d'abord, qu'il y ait disproportion inadmissible entre +l'effet constaté et la cause présumée. Les bolides tombés sur la Terre +n'approchent point de la dimension des cirques. Ils atteignent la surface +avec de très grandes vitesses relatives et sous tous les angles, au +lieu que les orifices réguliers de la Lune ne peuvent être imputés +qu'à des chutes normales. On ne voit pas enfin pourquoi la Lune +aurait eu le monopole de ces énormes empreintes, à l'exclusion de +notre globe.</p> + +<p>On peut atténuer beaucoup la force apparente de ces objections, +ainsi que l'a montré M. Gilbert dans une intéressante étude<a id="footnotetag15" name="footnotetag15"></a> +<a href="#footnote15"><sup class="sml">15</sup></a>. Les +projectiles dont la Lune garde la trace ne seraient point de la même +origine que les aérolithes; ils n'auraient pas davantage été lancés +par la Terre encore incandescente. Ce seraient des satellites de +la Terre au même titre que la Lune, circulant avec elle dans une +même orbite et que l'attraction prépondérante de l'un d'eux aurait, +dans le cours des âges, agglomérés en un seul corps. Dès lors, ils +peuvent s'être rejoints avec de médiocres vitesses relatives, et pour +les dernières chutes, les seules dont nous observions les traces, l'attraction +centrale devait avoir pour conséquence une incidence à peu +près normale.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote15" +name="footnote15"><b>Note 15: </b></a><a href="#footnotetag15"> +(retour) </a> <i>The Moon's Face, a story of the origin of its features</i>, by <span class="sc">C.-K. Gilbert</span> +(<i>Bull. phil. Soc. of Washington</i>, vol. XII, p. 241).</blockquote> + +<p>Cette transformation progressive d'un anneau équatorial en un satellite +unique est expressément proposée par Laplace, à titre d'hypothèse, +à la fin de sa <i>Mécanique céleste</i>. Depuis, l'expérience célèbre +de Plateau a montré le passage d'un anneau continu à un certain +nombre de satellites globulaires, jamais, croyons-nous, la réunion +de tous ces globules en un corps unique. Il est remarquable que tous +les efforts des géomètres pour analyser les divers degrés de cette +métamorphose ont échoué, et que divers théoriciens, notamment +MM. Kirkwood et Stockwell, ont été amenés à la considérer comme +très invraisemblable. Il n'a pas été prouvé, cependant, qu'elle fût impossible +et le fait que, pour une distance moyenne donnée du centre +attractif, il n'existe en général qu'un seul satellite ou qu'une seule +planète, constitue en faveur de l'hypothèse de Laplace une présomption +favorable dont l'explication météorique doit bénéficier.</p> + +<p>Mais la difficulté la plus grave est ailleurs. On est obligé pour le +succès des expériences de se placer dans des conditions physiques +qui ne peuvent pas être réalisées, même approximativement, sur la +Lune.</p> + +<p>Ainsi, que la surface choquée soit liquide ou instantanément liquéfiée +par le choc ou simplement pâteuse, on n'obtiendra comme résultat +final qu'un relief nul ou insignifiant. Si le projectile pénètre +dans une croûte résistante, on obtient un trou, mais pas de bourrelet +saillant, point de fond plat ni de montagne centrale. Pour allier ces +deux derniers caractères, il faut recourir à l'artifice de M. Alsdorf, +c'est-à-dire étendre une couche de poudre sur une planche à la fois +élastique et résistante. En supposant, contre toute vraisemblance, +que la nature réalise cette combinaison, on verra sans peine que le +succès n'est possible qu'à petite échelle. Si l'on attribue au projectile +les dimensions des cirques lunaires et la vitesse due à la seule attraction +de la Lune, il ne peut plus être question pour lui de rebondissement; +il y aura fatalement écrasement ou pénétration. Il ne reste +pour ériger le bourrelet et la montagne centrale que le rejaillissement +de gaz consécutif au choc. Mais cette cause, essentiellement +superficielle et de très courte durée, est incapable du travail qu'on +lui demande. Le gaz dispose pour s'échapper du très large orifice +créé par le projectile. Sa détente est instantanée et il ne peut entraîner +de grandes masses solides comme s'il était comprimé par un orifice +étroit.</p> + +<p>Mais, du moment que l'on est obligé de revenir aux forces intérieures +pour expliquer la structure des cirques, on se demande quel +avantage on trouve à faire exciter ces forces par un agent extérieur. +A s'en tenir aux leçons que la Terre nous donne, il est indéniable +que l'énergie expansive de l'intérieur du globe est la seule force qui +réussisse à combattre efficacement le poids de l'écorce et à créer des +reliefs durables. Avant de recourir à des influences problématiques, +à des catastrophes inouïes, n'est-il pas sage de se demander si cette +cause, d'une réalité et d'une puissance incontestables, n'a pas été à +même de produire sur notre satellite d'autres effets encore?</p> + +<p>D'après cela, des géologues comme Poulett Scrope, des astronomes +à la suite de Nasmyth et Carpenter, ont admis que chaque cirque +pouvait être un cratère de volcan formé par explosion. L'origine de +ces explosions, se produisant à la fois sur plusieurs milliers de kilomètres +carrés, ne serait pas l'accumulation souterraine des gaz et des +vapeurs, puisque la Lune est privée d'atmosphère. Ce serait l'expansion +subite que la lave, de même que l'eau, éprouve en se solidifiant. +Dans ce système chaque cirque devient un cratère de volcan, le +rempart est formé par l'accumulation des scories et des cendres retombées +en pluie, l'auréole est un ensemble de fissures qui rayonnent +du centre ébranlé, la montagne centrale est un cône secondaire, +surgi lors d'un réveil tardif de l'énergie éruptive.</p> + +<p>Sous cette forme, la théorie volcanique n'a plus aujourd'hui de +partisans. Il est douteux que les laves se dilatent en se solidifiant; +aucun effet mécanique réellement observé ne se rattache à cette +expansion. Tout au plus pourrait-elle fissurer l'écorce, mais non en +faire sauter une portion étendue, épaisse de plusieurs milliers de +mètres. Ce n'est pas seulement un déplacement qu'il s'agit de produire, +mais une destruction, car le bourrelet est loin, en général, de +représenter le volume de la cavité, et cette disproportion est d'autant +plus forte que l'on considère des cirques plus grands. La structure +du rempart n'accuse point, quand elle est visible, un refoulement +à l'extérieur, mais au contraire un affaissement progressif vers +le centre. Les petits orifices, dont les détails échappent, sont les seuls +pour lesquels l'origine explosive semble pouvoir être admise.</p> + +<p>On s'est flatté de trouver un meilleur point de comparaison en +s'adressant à une classe particulière de volcans. Ce sont les bassins +effondrés, qui n'ont jamais servi, dans leur ensemble, de bouches +d'éruption, mais dont le fond est parfois rempli de lave et se hérisse +de petits volcans secondaires. Ainsi, l'île de la Réunion présente dans +sa partie supérieure trois bassins contigus résultant, d'après M. Vélain, +de l'affaissement d'une même voûte. Le piton Bory, également +situé dans l'île de la Réunion, n'est pas non plus sans ressemblance +avec quelques enceintes lunaires. Il est à noter, toutefois, que le cône +central dépasse les bords de la cassure, ce qui n'arrive point sur la +Lune.</p> + +<p>Il existe enfin, dans les îles Sandwich, sur le flanc d'un énorme +volcan, un bassin d'effondrement, le Kilauea, long de 5km et qui, à +certaines époques, se remplit de lave incandescente. Cette lave y séjourne +parfois assez longtemps pour se solidifier en partie et laisse +ensuite, en se retirant, des gradins adhérents aux parois. D'après le +géologue Dana, qui en a fait une étude approfondie, c'est ce type de +volcan terrestre qui seul doit être rapproché des cirques.</p> + +<p>Cette concession n'a pas désarmé les adversaires du volcanisme. +Les bassins effondrés sont, à leur gré, encore trop petits; ils sont, +d'ailleurs, irréguliers dans leurs contours, ils manquent de remparts +saillants et, sauf l'exception peut-être unique du piton Bory, de +montagnes centrales. Enfin rien, dans leurs abords, ne ressemble au +phénomène des traînées divergentes.</p> + +<p>Plus récemment, le professeur Suess est venu apporter aux idées +de Dana le complément d'observations faites sur les creusets des métallurgistes. +Chaque cirque est pour lui un emplacement ramené à +l'état liquide par un flux de chaleur interne. Les montagnes situées +en bordure sont des scories charriées par les courants et accumulées +sur le rivage. Les variations de niveau se sont accomplies moins sous +l'influence des marées que par le dégagement des gaz dissous et emprisonnés. +Les petits orifices formés en dernier lieu sont des bouches +d'explosion, et l'on ne voit pas quel agent, autre que la vapeur d'eau, +a pu les produire. Comme dans la théorie de Nasmyth, les auréoles +sont des fissures rayonnantes, et le changement de couleur du sol sur +leur trajet est la conséquence d'émanations locales, semblables aux +fumerolles des volcans italiens.</p> + +<p>A notre avis, le système du professeur Suess restitue une place +légitime, mais encore insuffisante, à l'expansion des vapeurs et des +gaz comprimés. Qu'elle soit intervenue sous une forme ou sous une +autre, il n'y a pas de motif raisonnable d'en douter. L'absence actuelle +d'atmosphère peut être le résultat d'une évolution récente, +ainsi que nous l'avons vu au Chapitre IX. La Lune, moitié moins +dense que la Terre, est formée de matériaux légers. Les gaz et les +vapeurs ont dû s'y trouver en grande proportion. Ils ont été, plus +aisément que sur la Terre, enfermés dans l'écorce par cette simple +raison qu'un globe plus petit subit un refroidissement plus rapide.</p> + +<p>Voici donc cette force, qui tend à soulever les couches superficielles, +en conflit avec la pesanteur qui travaille à les maintenir. Des +deux adversaires en présence, lequel va l'emporter? Sur la Terre, +l'issue du combat n'est pas douteuse. Les matières éruptives, impuissantes +à soulever les couches solides, s'insinuent péniblement dans +les fissures. Ce n'est guère qu'au moment d'arriver au jour qu'elles +font sauter, qu'elles pulvérisent parfois le dernier obstacle opposé. +Sur notre satellite, les conditions de la lutte sont bien différentes. +La force expansive des vapeurs reste tout entière, il est même probable +qu'elle est augmentée. La pesanteur, au contraire, est réduite à +la sixième partie de sa valeur. Il y a donc des chances sérieuses pour +que, pendant une certaine période au moins, la force éruptive l'emporte, +et pour que l'écorce lunaire se soulève par intumescences.</p> + +<p>Quelles formes prendront ces ampoules? Ce seront des portions de +sphère, par la raison bien simple que la sphère est, entre toutes les +figures, celle qui comprend sous une surface donnée la plus grande +capacité. Ainsi, en demeurant sphérique, la croûte réalise, au prix +de la moindre extension possible, l'augmentation de volume qui lui +est demandée. Ces calottes sphériques, de plus petit rayon que la +surface lunaire, la couperont suivant des cercles, et nous obtenons +ainsi une raison plausible de la régularité du contour des cirques.</p> + +<p>Quelle étendue chacune de ces intumescences va-t-elle recouvrir? +Celle où se manifeste à la fois un fort accroissement de pression +interne. Nous avons, à cet égard, une indication utile dans l'allure +habituelle des volcans terrestres. Il est commun, en effet, de voir entrer +simultanément en éruption les divers cratères d'une même région, +à des distances de 200km, 300km, 500km et davantage. Récemment +encore, la catastrophe de la Martinique était le signal d'un réveil +d'activité sur les rivages de la mer des Antilles, dans l'Amérique centrale +et jusque dans la République de l'Équateur. Ce sont là des +périmètres où les cirques lunaires peuvent tenir à l'aise.</p> + +<p>Mais l'édifice ainsi construit n'est pas stable. Un jour ou l'autre +des fissures s'y dessinent. Des cônes volcaniques s'élèvent au point +le plus faible, c'est-à-dire vers le sommet de l'intumescence. Le +moment vient où la pression intérieure diminue, et la pesanteur, qui +ne perd jamais ses droits, abaisse le centre du dôme. Cet affaissement, +propagé par zones concentriques, finit par ne laisser debout +que l'assise inférieure de la voûte, celle qui forme aujourd'hui le +rempart. Les gradins intérieurs représentent les bordures affaissées +en dernier lieu, et que leur situation en porte-à-faux vouait à la destruction. +L'examen de ces terrasses montre leurs éboulements successifs +vers le centre, jamais les refoulements centrifuges qu'auraient +opérés des projectiles ou les concrétions qui seraient l'oevre des +marées.</p> + +<p>Le mouvement de descente du centre sera le plus souvent assez +lent pour respecter le relief antérieur et pour laisser au massif volcanique +une certaine prééminence sur ce qui l'entoure. Qu'un épanchement +se produise et les cônes d'éruption en émergeront comme +des îles, sans relation visible avec le rempart.</p> + +<p>L'énergie intérieure est sujette à récidive. Elle pourra se manifester +encore par la formation de nouveaux cirques sur l'emplacement +consolidé du premier, plus tard par des explosions semblables à +celles des volcans terrestres. Ces explosions auront pour siège soit la +montagne centrale, soit des orifices semés sur les crevasses de rupture, +et bien souvent trop petits pour être observés.</p> + +<p>Les auréoles et les traînées divergentes sont des cendres émises +par ces cataclysmes et disséminées par des courants atmosphériques +variables. Ce ne sont point des crevasses ni des éclaboussures, dont la +propagation ne saurait être aussi rectiligne ni aussi indépendante du +relief. L'étendue qu'embrasse un même étoilement n'est pas telle +qu'on ne puisse en retrouver des exemples dans l'histoire des volcans +terrestres. Ainsi, il est avéré que l'éruption du Timboro en 1815, +celle du Coseguina en 1835 ont couvert de débris des espaces plus +vastes que la France ou l'Allemagne. Des éruptions islandaises ont +été suivies de pluies de cendres jusqu'à Stockholm, à 1700km de distance. +Ces dépôts ont seulement trouvé sur la Lune des conditions +plus favorables à leur conservation.</p> + +<p>Voici, à ce sujet, un rapprochement qui ne doit pas être passé sous +silence. Nous avons vu que certains systèmes de traînées, par exemple +celui de Tycho, ne montrent pas leur teinte blanche caractéristique +dans le voisinage immédiat du cirque central. Ils y sont remplacés +par une couronne sombre. Or la même circonstance se présente pour +le manteau de cendres déposé autour de certains cratères terrestres. +Ce manteau disparaît dans le voisinage immédiat du volcan sous une +couche plus sombre de matériaux moins divisés, pierre ponce ou +blocs de lave. Le fait se vérifie par exemple sur les volcans du Guatemala, +dont une Carte est donnée dans le bel Ouvrage du professeur +Suess: <i>La face de la Terre</i>.</p> + +<p>En résumé, les cirques ne sont pas pour nous des cratères de volcans, +mais des régions volcaniques soulevées, puis affaissées. Si l'on se +place à ce point de vue, on sera dispensé, pour expliquer les formations +lunaires, d'imaginer des bolides gigantesques, de faire construire +des montagnes par des bulles de gaz, des cyclones et des marées. +Il suffira d'admettre que, dans l'inévitable conflit entre la pesanteur, +d'une part, et l'expansion des vapeurs, de l'autre, la seconde force a +pris momentanément le dessus. Et cette hypothèse n'est pas inventée +pour le besoin de la cause, elle est suggérée par les données les plus +certaines de la Mécanique céleste et de la Physique.</p> + +<p>Mais, dira-t-on, ces intumescences, données comme le chapitre +préliminaire de la formation d'un cirque, pourquoi ne nous les +montre-t-on pas? Sans doute parce que les dômes ainsi créés manquaient +de stabilité; parce que les conditions qui leur ont permis de +se former ne se rencontrent plus. La croûte épaissie, le dégagement +des gaz plus avancé, ne laissent plus les soulèvements se produire, +pas plus dans le monde lunaire que dans le nôtre.</p> + +<p>Il serait inexact, cependant, de dire que l'on n'aperçoit sur notre +satellite aucune forme convexe régulière. Il y en a deux, entre autres, +dans le voisinage d'Arago, qui sont d'une observation facile (<i>fig. 35</i>). +Ces deux ampoules mesurent à peu près 40km de largeur. Que leur +centre vienne à s'effondrer, et deux nouveaux cirques, de dimension +moyenne, se seront formés sous nos yeux. En attendant, il semble +que l'on doive regarder ces rares témoins d'un âge disparu avec un +peu de cette vénération que les archéologues ressentent en face des +médailles antiques.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c13" id="c13"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE XIII.</h3> + +<h4>LES FORMES POLYGONALES SUR LA LUNE.</h4> +<hr class="short"> + +<p>L'astronome auquel des instruments puissants permettent de détailler +quelque peu l'aspect de notre satellite est d'abord frappé du +caractère étrange de ces paysages, très différents de la presque totalité +des sites terrestres. Revenant à quelques jours d'intervalle sur les +mêmes régions, il constate qu'elles changent profondément d'aspect +suivant que les rayons solaires les frappent sous tel ou tel angle. S'il +prolonge l'expérience pendant plusieurs mois, il se convaincra que +ces changements ne sont qu'apparents et d'un caractère périodique. +La surface de la Lune est solide et stable; elle présente un degré de +fixité au moins égal à celui des régions les plus désertes et les plus +arides de notre globe.</p> + +<p>Cette circonstance favorise évidemment l'élaboration des Cartes; +toutefois l'exactitude de celles-ci est limitée par deux obstacles qui +n'ont pu être, jusqu'à ce jour, que très imparfaitement surmontés.</p> + +<p>Le premier, déjà sensible pour l'astronome qui cherche à embrasser +l'hémisphère visible dans un réseau géodésique, est la rareté des points +de repère géométriquement définis. Ce sera en effet une heureuse +exception si l'on trouve des sommets de triangles définis par une intersection +de lignes. Presque toujours il faudra prendre comme points +d'appui du réseau soit des centres de taches d'aspect et de limites +variables, soit des points culminants accusés comme tels par le jeu +des ombres. On se doute aisément que ces objets, vus à une énorme +distance, comportent un degré de définition bien inférieur à celui des +accidents naturels du sol terrestre, accidents dont les géodésiens ne +se contentent plus, et auxquels la pratique moderne substitue d'une +manière invariable des pyramides ou des cylindres artificiels. Les +sommets en forme de vague ou de pyramides, constituées par la jonction +d'arêtes tranchantes, sont encore relativement fréquents dans les +montagnes terrestres complètement façonnées par l'érosion. Ils +manquent tout à fait sur la Lune, où l'on n'observe que des masses arrondies +et bosselées. Les lignes d'ombre et de contour apparent ne +cessent de s'y déplacer. Aussi le désaccord des positions micrométriques +d'un sommet surpasse-t-il de beaucoup celui que l'on aurait +à redouter, avec la même lunette, sur des positions d'étoiles.</p> + +<p>Une autre difficulté, qui vient aggraver la précédente, tient à ce +que la Lune nous présente toujours la même face. La libration permet +au regard d'atteindre, à la rigueur, les 5/8 de la surface, mais en réalité +toute la zone voisine du bord n'est jamais vue que sous un angle fuyant +et défavorable. L'éclairement et la perspective y varient trop peu +pour que l'on puisse rectifier les apparences et arriver à une notion +correcte des formes. C'est là surtout que feront défaut les points +susceptibles d'être sûrement identifiés d'une image à l'autre.</p> + +<p>C'est donc aux parties centrales du disque qu'il conviendra de +s'attacher pour trouver des objets bien caractérisés, susceptibles d'être +groupés en familles naturelles, pour démêler dans la profusion des +détails les faits proprement scientifiques, ceux qui permettent de +coordonner et de prévoir. La méthode à suivre, dans ce choix, est la +même qui a valu à la Géologie, à la Géographie physique, leurs plus +solides acquisitions. Et ce travail est, dans un certain sens, plus facile +pour la Lune que pour la Terre. En effet, la grande distance de notre +satellite nous débarrasse d'une foule de traits insignifiants et secondaires +où notre attention n'aurait pu que s'égarer. Mais elle laisse +d'autant mieux en évidence un certain nombre d'objets marquants, +d'individualités frappantes qui se reconnaissent sans peine sous des +éclairements variés et que l'on retrouve, à peine modifiés, à un grand +nombre d'exemplaires. Ces objets ne sont pas simplement juxtaposés: +ils entrent en lutte, ils empiètent les uns sur les autres, et beaucoup +n'ont subsisté qu'à l'état de ruines. On entrevoit donc la possibilité +de les faire entrer dans un classement chronologique, de dire quels +caractères actuels sont associés à une antiquité plus grande, d'assigner +dans la formation des individus la part des diverses influences physiques +ou cosmiques, de trouver la raison de leurs différences.</p> + +<p>Un premier essai de cette méthode a conduit les sélénographes à +distinguer deux grandes classes d'objets lunaires, très inégales par le +nombre, à peu près équivalentes par l'étendue totale occupée. Ce sont +les mers, caractérisées par une surface unie et sombre, et les cratères, +dont le trait commun est une bordure circulaire. Les cratères, infiniment +plus nombreux, ont été divisés eux-mêmes en sous-groupes, +entre lesquels on n'a jamais pu tracer de frontières bien nettes. Plus +tard, au contraire, on s'est avisé que la première distinction était +factice, que les grands cirques pouvaient aussi bien être considérés +comme de petites mers, les petites mers comme de très grands cirques, +et que, si plusieurs mers semblent aujourd'hui dénuées de limites précises, +leur état actuel résulte, selon toute apparence, de la jonction +de bassins contigus et de l'effacement des cloisons interposées.</p> + +<p>La sélénographie a paru ainsi se condenser dans cette formule +simple: tout ce qui, sur la Lune, possède une figure bien arrêtée, +est circulaire. Il ne s'y trouve, en dehors des mers et des cratères +réunis, si l'on veut, sous le nom de <i>cirques</i>, que des perversions ou +dérivations de cette forme.</p> + +<p>Un tel énoncé ne peut manquer, par sa netteté même, d'être suspect +aux géographes, habitués à rencontrer sur le globe terrestre des +formes variées, irrégulières, rebelles dans l'immense majorité des +cas à toute définition géométrique. On ne voit pas pourquoi l'unité +de force et de figure aurait régné sur une planète, la diversité sur +l'autre. Et pourtant ce résumé, on doit le reconnaître, est justifié par +la presque totalité des dessins dont notre satellite a fourni le sujet. +A peu près sans exception, les auteurs ont borné leur ambition à +figurer un ou plusieurs cirques et ont traité d'une façon très sommaire +tout ce qui ne s'y rattachait pas directement.</p> + +<p>La question s'est posée sous une autre forme pour les auteurs de +Cartes d'ensemble, Lohrmann, Mädler et Schmidt. Il a bien fallu ici +envisager le problème sous un aspect plus large. Il existe en effet, +sur la Lune, des régions très montagneuses, assez étendues, où il est +impossible de considérer les cirques comme l'élément constitutif du +sol. Ils n'y sont représentés que par de petits exemplaires clairsemés. +Ces régions (par exemple les Alpes, le Caucase, les Apennins) sont +d'ordinaire soigneusement évitées par les dessinateurs libres de choisir +leur cadre, et considérées comme imposant une tâche particulièrement +ingrate et difficile. Beer et Mädler estiment qu'il faudrait +mettre à profit toutes les occasions favorables pendant trois années +pour venir à bout du seul massif des Apennins. Tous se sont résignés, +en fin de compte, à une figuration sommaire, purement conventionnelle, +et qui ne jette aucune lumière sur l'objet qu'elle représente. +C'est que, en effet, sur ces plateaux aux bords déchiquetés, où d'innombrables +excroissances se disputent l'espace, les notions habituelles +sont déroutées, et tout fil conducteur fait défaut. Le procédé +familier aux artistes, et qui consiste à encadrer l'objet dans des lignes +volontairement simplifiées, semble ici une infidélité dangereuse et +une source d'erreurs systématiques.</p> + +<p>Nulle part l'utilité des photographies n'apparaît plus manifeste. +Là où le dessinateur se perdait dans le détail, elles restituent des +ensembles. Elles font rentrer un peu d'ordre dans ce chaos apparent +et y introduisent des divisions naturelles. La comparaison fréquente +d'épreuves relatives à des phases différentes, contrôlée de temps à +autre par l'observation visuelle, fait acquérir à l'égard du sol lunaire +une familiarité à laquelle les anciens observateurs, malgré tout leur +zèle, ne pouvaient atteindre. On est frappé alors de l'importance prise +par certains traits que les cartographes ont entièrement négligés, +faute d'en saisir les véritables relations. On voit les faits antérieurs et, +jusqu'à un certain point, étrangers à l'histoire des cirques, se multiplier, +s'éclaircir et s'enchaîner.</p> + +<p>De ces traits anciens, les premiers en date ont toutes les chances +d'être les moins apparents: d'abord parce qu'ils ont subi à un plus +haut degré l'action des causes destructrices; ensuite parce que l'écorce, +encore faible et malléable, n'a pu s'écarter beaucoup d'une figure +d'équilibre et constituer des différences de niveau importantes. Si +donc nous tentons d'énumérer les mieux reconnaissables de ces objets, +dans l'ordre où ils se présentent à la vue, on devra plutôt renverser +cet ordre pour se rapprocher de la succession historique. Comme +confirmation, l'on devra saisir toutes les occasions de décider, entre +deux objets en conflit, lequel a usurpé la place de l'autre.</p> + +<p>Les caractères qui président au groupement et qui étaient pour les +cirques le diamètre, la profondeur et l'intégrité, seront, dans le cas +d'objets rectilignes, la longueur, la largeur et l'orientation. Cette +dernière particularité est la plus importante, car on ne tardera pas à +reconnaître que les traits d'une même région obéissent à une loi +commune et s'alignent sur un très petit nombre de directions.</p> + +<p>Dans l'énumération qui va suivre, les numéros de renvoi, en chiffres +romains, se rapportent aux feuilles de l'<i>Atlas photographique</i> publié +par l'Observatoire de Paris, et de préférence aux quarante premières, +pour lesquelles a paru une édition réduite, plus aisée à feuilleter, +due aux soins de la Société belge d'Astronomie. Les angles de position +sont, suivant l'usage, comptés en degrés et du Nord vers l'Est.</p> + +<p>A. <i>Grandes cassures.</i>--1. Vallée à l'ouest d'Herschel (III, IX, +XXVI, XXXIII). Large, profonde, très bien conservée et probablement +récente, elle dessine une tangente commune à deux cirques, +dont le plus méridional (Herschel <i>h</i>) a été nettement sectionné. Prolongée +du même côté, cette vallée formerait la limite ouest de Ptolémée +(<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>2. Sillon limitant Albategnius à l'Ouest, Halley à l'Est et dessinant, +par suite, une tangente commune intérieure aux deux contours. Cette +vallée parallèle à la précédente, plus longue mais moins creuse, a été +refoulée et interrompue par le développement de Halley (III).</p> + +<p>3. Deux entailles parallèles, éloignées d'une trentaine de kilomètres, +franchissant la bordure d'Hipparque à l'Ouest et s'effaçant +dans la plaine intérieure (IV, XXVI).</p> + +<p>4. Vallée traversant de part en part un massif montagneux, entre +Pallas et Ukert (X, XXXIII).</p> + +<p>5. Vallée tangente à Godin au Sud-Est (XXII, XXVI).</p> + +<p>6. Vallée tangente à Jules César au Nord-Ouest (XXII, XXXII).</p> + +<p>Tous ces objets ont à fort peu près l'angle de position 40°, qui est +aussi celui des parties orientales dans les fissures coudées d'Ariadæus +et d'Hyginus. Tous ressemblent à la vallée d'Herschel (nº 1), sans +toutefois la dépasser en profondeur et en netteté. Ils côtoient chacun +un ou plusieurs cirques, sans les entamer et sans être refoulés par +eux.</p> + +<p>En nous éloignant un peu du centre de la Lune, nous trouverons +d'autres cassures se rattachant à la même catégorie:</p> + +<p>7. Mur Droit, entre Thebit et Birt. Cassure extrêmement nette, probablement +moderne, divisant en deux parties égales une grande arène +submergée. Angle de position 20° (XIV) (<i>fig. 44</i>).</p> + +<p>8. Rainure parallèle au Mur Droit, tangente aux bords ouest de +Pitatus et de Gauricus. Elle est discontinue et obstruée par plusieurs +éruptions subséquentes. La même orientation se retrouve dans de +nombreux traits de la même région, rejetés, à cause de leur caractère +moins apparent, dans la classe suivante (XIV).</p> + +<p>9. Longue cassure dirigée de Fabricius vers le Nord (XXIV, +XXXI).</p> + +<p>10. Rainure discontinue sur la ligne Janssen A-Piccolomini +(XXIV).</p> + +<p>11. Sillon courant vers le Sud à partir de Fermat (XXV, XXXI).</p> + +<p>Ces trois derniers traits, peu cohérents et médiocrement conservés, +s'accusent surtout par des différences de niveau. Leur angle de +position est voisin de 20°, plutôt au-dessous.</p> + +<p>12. Monts Altaï: cette grande dénivellation, remarquable par sa +longueur et sa continuité, fait partie de l'encadrement de la mer du +Nectar. Elle présente deux fronts rectilignes très étendus, soudés aux +environs de Fermat, avec des angles de position de 20° et de 45° +(XXV, XXXI).</p> + +<p>13. Sillon traversant de part en part le bourrelet de Capella, avec +un angle de position de 45°. Il appartient, comme les monts Altaï, à +l'encadrement de la mer du Nectar (XXXI) (<i>fig. 33</i>).</p> + +<p>14. Vallée de Rheita, la plus colossale que l'on puisse apercevoir +sur la Lune. Elle est dans un mauvais état de conservation, refoulée +et obstruée par le développement ultérieur de plusieurs cirques. Le +parallélisme des bords, l'existence de digues transversales obliques, +accusent une formation par arrachement, avec élargissement progressif. +Angle de position 45° (XII, XXIV, XXXI).</p> + +<p>15. Vallée des Alpes, exemple éclatant et bien connu de la disjonction +d'un plateau montagneux sur une épaisseur de 3000m environ +avec conservation du niveau et du parallélisme des bords. Bien qu'elle +n'entame aucun cirque, son intégrité doit la faire considérer comme +moderne. Son angle de position (130°) est, comme celui de la vallée +de Rheita, répété à bien des reprises dans la région (<i>fig. 37</i>).</p> + +<br> + +<p>B. <i>Digues, crevasses, sillons rectilignes.</i>--Les objets de cette +seconde liste, moins visibles que ceux de la précédente, rentrent +comme eux dans un petit nombre d'orientations distinctes. Refoulés +ou obstrués à peu d'exceptions près, par les cirques qu'ils rencontrent, +ils se rattachent d'une façon plus évidente à un état de choses disparu. +Leur nombre est considérable. Nous signalerons seulement ceux qui +se distinguent par la longueur et le caractère strictement rectiligne +de leur trajet.</p> + +<p>1. Sillons orientés respectivement sur les centres de Ptolémée et de +Albategnius A, et s'étendant à l'extérieur vers le Sud. (III) (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>2. Nombreuses stries du plateau situé entre Herschel, Davy et +Moesting. Plusieurs entament d'une façon très visible les remparts +d'Alphonse et de Ptolémée (III, IX, XXXIII).</p> + +<p>3. Crête des monts Hæmus, entre Taquet et Sulpicius Gallus +(XXXII).</p> + +<p>4. Sillon parallèle aux monts Altaï, traversant la plaine à égale +distance des monts Altaï et de Polybe (XXV).</p> + +<p>Tous ces traits (nos 1 à 4) sont parallèles à la vallée d'Herschel et, +par suite, aux premiers objets de la liste précédente.</p> + +<p>5. Parties centrales des fissures d'Ariadæus et d'Hyginus: angle de +position 75° (IV, X, XXII). Ce sont deux exemples remarquables +d'indépendance totale entre le tracé d'une fissure et le relief actuel +du sol.</p> + +<p>6. Crevasses situées entre Archimède et Conon, perpendiculaires +à la direction générale des Apennins et coudées suivant les mêmes +orientations que la fissure d'Hyginus (X).</p> + +<p>7. Double fissure près de Sabine, côtoyant la base du rempart +montagneux. Elle est très nette et paraît due à la reviviscence tardive +d'une ancienne tendance à l'arrachement. Angle de position 80° +(XXII).</p> + +<p>8. Double fissure encadrant Hésiode et formée comme la précédente +de deux traits parallèles. L'un de ces traits se prolonge à une +grande distance vers l'Est à travers des massifs montagneux, sans +cesser d'être visible à la traversée des plaines. Angle de position 120° +(XIV, XIX).</p> + +<p>9. Vallée située en plaine entre Kies et Kies <i>d</i>. Faiblement déprimée, +elle est parallèle à la fissure d'Hésiode, à de nombreuses +digues de la région de Tycho, aux portions nord-est des remparts de +Ptolémée, d'Alphonse, d'Albategnius (XIV).</p> + +<p>10. Digues rectilignes s'appuyant sur la partie est du rempart de +Capuanus et constituant les restes d'un massif plus ancien que le +cirque. Angle de position 40° (VIII).</p> + +<p>11. Stries nombreuses sur le plateau entre Vitello et Hainzel. +Angle de position 30° (VIII).</p> + +<p>12. Quatre sillons parallèles à la vallée de Rheita, deux au Nord et +deux au Sud, très étendus aussi, mais beaucoup moins bien conservés. +Angle de position 45° (XII).</p> + +<p>13. Grande vallée irrégulière, parallèle aussi à celle de Rheita, +presque aussi large, mais fortement dégradée et discontinue. Elle est +visible de part et d'autre de Snellius et s'interrompt sur l'emplacement +de ce cirque (XII).</p> + +<p>14. Région striée ou cannelée, entre Pons, Zagut, Gemma Frisius +et Pontanus. Deux systèmes bien reconnaissables, formant un angle +de 70°, y sont associés (XX).</p> + +<p>15. Ride saillante réunissant Santbech et Colombo (XXXVIII).</p> + +<p>16. Très longue digue en relief de part et d'autre de Borda; elle +forme, avec le trait précédent, avec la crevasse médiane de Petavius, +avec la chaîne de cirques Rheita <i>e</i>, un système conjugué de la vallée +de Rheita. Angle de position 130° (XII).</p> + +<p>17. Sillon visible sur le méridien de Descartes, du côté sud, et +signalé surtout par des places blanchies (XXVI).</p> + +<p>18. Terrasses de Lemonnier et de Pline, sous-tendant des arcs dans +le périmètre de la mer de la Sérénité. Elles paraissent être les restes +d'une enceinte polygonale dont la mer aura, dans son mouvement +d'expansion, franchi les limites (XXVII).</p> + +<p>19. Terrasse allant de Théophile à Beaumont, détachant un segment +en forme d'arc dans la mer du Nectar et de tout point analogue +aux précédentes (XXVII, XXXII).</p> + +<p>20. <i>Straight Range.</i>--Digue isolée, perpendiculaire au méridien, +reste d'une ancienne frontière de la mer des Pluies (XI, LIII).</p> + +<p>21. Sillons nombreux sur le plateau qui s'étend entre Bianchini et +La Condamine. Angle de position 160°. L'accroissement de l'angle +de position est sensible quand on se déplace de l'Ouest à l'Est dans +la bordure de la mer des Pluies (XI).</p> + +<p>22. Double série d'arêtes rectilignes formant l'ossature de l'écorce +dans le voisinage du pôle Nord. Le plus apparent des deux systèmes +est peu incliné sur le méridien (XXXVII, LII, LIII).</p> + +<br> + +<p>C. <i>Alignements d'orifices.</i>--Il est connu depuis longtemps que +la distribution des grandes enceintes à la surface de la Lune n'est pas +arbitraire, qu'elle ne manifeste pas de condensation vers un plan +comme la Voie lactée, ni d'accumulation autour de quelques centres, +comme l'ensemble des nébuleuses. La disposition des grands cirques, +toutes les fois qu'elle affecte une apparence systématique, est linéaire. +Beaucoup d'entre eux se disposent en séries à peu près continues et dont +l'unité d'origine est aussi certaine que celles des grandes arêtes du +relief terrestre. Les individus d'un même groupe accusent une analogie +de dimensions et de structure poussée parfois à un tel degré que de +simples associations par paires ne semblent pas pouvoir être fortuites, +d'autant moins que l'orientation de la ligne des centres se retrouve +presque toujours dans des sillons rectilignes de la même région.</p> + +<p>La liaison est moins aisée à mettre en évidence pour les petits orifices, +en raison même de leur grand nombre. Dans les parages où ils +fourmillent, on peut les associer en chaînes de diverses manières, +dont aucune ne s'impose à l'exclusion des autres. Mais certaines mers +où les orifices n'apparaissent qu'en petit nombre présentent des alignements +d'une extrême netteté et qui doivent, à ce titre, fixer l'attention.</p> + +<p>Il suffira, entre beaucoup d'exemples, de citer les suivants:</p> + +<p>1. <i>Walter</i>, <i>Regiomontanus</i>, <i>Purbach</i> (I).--Série de grands +cirques contigus, polygonaux, dégradés, offrant chacun de fortes différences +de niveau. L'angle de position de la ligne des centres est 35°, +ce qui rattache ce groupe à la vallée d'Herschel et, plus généralement, +aux objets désignés en premier lieu dans les deux listes précédentes.</p> + +<p>2. <i>Aliacensis</i>, <i>Werner</i>, <i>Blanchinus</i>, <i>Lacaille</i>.--Série parallèle +et juxtaposée à la précédente, montrant dans ses deux derniers termes +des formes plus régulièrement circulaires et mieux conservées (II).</p> + +<p>3. <i>Blancanus</i>, <i>Scheiner</i>, <i>Röst</i>, <i>Schiller</i>.--L'angle de position de +cette chaîne est 50°. Des digues latérales ont entravé le développement +normal de tous ces cirques, surtout du dernier dont l'allongement +est exceptionnel (XVIII).</p> + +<p>4. <i>Wilson</i>, <i>Kircher</i>, <i>Bettinus</i>, <i>Zuchius</i> (XXX).--Également +encaissés entre deux digues parallèles. Angle de position 45°.</p> + +<p>5. Manifestations éruptives variées sur une tangente commune +intérieure aux contours d'Almanon el d'Albufeda. Angle de position +50° (XX, XXV, XXVI) (<i>fig. 45</i>).</p> + +<p>6. <i>Arzachel</i>, <i>Alphonse</i>, <i>Ptolémée</i>, <i>Herschel</i>.--Ligne des centres +sensiblement parallèle au méridien. Comme il arrive dans la plupart +des séries de l'hémisphère Sud, le cirque le plus austral est en même +temps le plus régulier et le plus profond (III, IX) (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>7. <i>Theon junior</i>, <i>Theon senior</i>, <i>de Morgan</i>, <i>Cayley</i>, <i>Jules César</i> +(XXII).--Série suivant le méridien, discontinue, mais complétée +par plusieurs orifices anonymes. Elle embrasse un espace plus grand +que les précédentes, avec la même progression.</p> + +<p>8. <i>Furnerius</i>, <i>Petavius</i>, <i>Vendelinus</i>, <i>Langrenus</i>.--Ensemble de +cirques énormes et de puissant relief, sur un même méridien (XXI).</p> + +<p>9. Cinq petits orifices disposés sur un méridien, dans la partie +nord-est de la mer de la Sérénité (V, XXIII).</p> + +<p>10. Ligne blanchie, discontinue, allant de Licetus à Aliacensis, +en contournant Stöfler à l'Est (XXXVII).</p> + +<p>11. Autre ligne blanchie, discontinue, allant de Bacon à Pons, en +contournant Büsching à l'Ouest. Cette ligne, comme les cinq précédentes, +s'écarte peu d'un méridien. Elle est remarquable par son +extraordinaire longueur. Il semble que la formation du cirque Büsching +a refoulé quelque peu l'alignement éruptif sans lui faire perdre +son caractère (XXXVII).</p> + +<p>12. Nombreux orifices le long d'une tangente commune aux bords +orientaux de Lexell et de Regiomontanus (XIV).</p> + +<p>13. Alignement sur une tangente commune aux limites orientales +de Hell et de Pitatus. Ce trait et le précédent sont voisins et parallèles. +Angle de position 140° (XIV).</p> + +<p>14. <i>Rheita e.</i>--Fosse allongée formée par jonction d'orifices +(XXXI). L'angle de position (150°) s'est déjà rencontré souvent dans +les cassures de la même région. Il y est aussi représenté par plusieurs +couples de grands cirques voisins et semblables, comme Snellius et +Stevinus, Metius et Fabricius.</p> + +<br> + +<p>D. <i>Enceintes quadrangulaires sans rupture, à rebord saillant.</i>--Une +collection d'objets particulièrement intéressants au point +de vue qui nous occupe se rencontre dans le voisinage du pôle Nord. +Les cirques y sont assez rares et sont remplacés par des plaines que +divisent et encadrent de minces cordons saillants. Toutes ces plaines +paraissent être au même niveau et constituer la surface moyenne de +la planète. Ce sont les cordons qui semblent surajoutés, de manière +à diviser, suivant un plan géométrique, cette étendue uniforme. Cette +structure est aujourd'hui limitée à la région arctique. On trouve +cependant, sur la rive sud de la mer du Froid ou dans le quadrant +sud-ouest quelques objets qui semblent, comme Egede (V), des survivants +ou des précurseurs du même type.</p> + +<p>Les murs de séparation sont assez endommagés, souvent doubles +et coupés de brèches. Mais deux directions y dominent toujours, en +sorte que les plaines encadrées se rapprochent plus du losange que +du cercle. Les déformations considérables amenées dans cette région +par la perspective font qu'il est malaisé de préciser les déviations par +rapport au losange ou d'évaluer les angles de position. Nous citerons +comme particulièrement bien dessinés les objets suivants:</p> + +<p>1. J. Herschel (XI, LIII).--2. Goldschmidt (XXIII).--3. Gärtner +(XXVIII, XXXV).--4. Kane (XXXV).--5. Arnold (XXXV).--6. +Peters (XXXV).--7. Méton (XXXV, LII).--8. Euctemon +(XXXV).--9. W.-C. Bond (XIII, XXIII).</p> + +<p>Le dernier exemple est instructif en ce qu'il nous conduit à envisager +les enceintes quadrangulaires comme des formes préliminaires +de cirques, frappées d'arrêt dans leur développement. Les orientations +de W.-C. Bond concordent avec celles d'Egede, avec les directions +qui dominent dans les Alpes, y compris la grande vallée, avec +les sillons qui constituent des cadres autour d'Eudoxe et de Platon. +En comparant W.-C. Bond et Eudoxe (V, XIII, XXV), on se convaincra +bientôt que l'enceinte quadrangulaire qui constitue le premier +est l'analogue du cadre d'Eudoxe et non du cirque lui-même, en +sorte que nous avons dans la région arctique de nombreux emplacements +préparés pour des cirques futurs, mais pour la plupart demeurés +vides. Là où le cirque s'est développé, il est quelquefois demeuré +en deçà des limites qui lui étaient tracées. Mais, le plus souvent, il +les a remplies et dépassées, au point d'effacer et de rendre méconnaissable +le losange primitif.</p> + +<p>A notre avis, l'absence de liaison apparente entre les cordons saillants +et les plaines qu'ils entourent n'autorise pas à regarder les cordons +comme étant d'importation étrangère. Il est beaucoup plus +probable que chacun d'eux est le produit du sol qui le porte et qu'il +s'est trouvé mis en relief par suite de l'affaissement du centre de la +case. C'est à la submersion des parties centrales affaissées qu'est dû +l'isolement des cordons par rapport aux plaines adjacentes, de même +que celui des montagnes intérieures par rapport aux bourrelets des +cirques.</p> + +<br> + +<p>E. <i>Tangentes aux remparts.</i>--Nous avons groupé ici quelques +objets qui auraient pu figurer dans nos trois premières listes à cause +de la situation spéciale qu'ils occupent par rapport aux cirques. Des +traits rectilignes tangents aux remparts actuels s'accusent soit comme +arêtes en relief, soit comme rainures, soit comme traînées blanches +avec des recrudescences locales. Ces mêmes traits se distribuent, dans +chaque région, entre des orientations peu nombreuses, et cette condition, +incompatible en apparence avec la situation de tangente commune +à plusieurs enceintes, lui est au contraire souvent associée. Il +est commun de voir le contact s'effectuer non par un seul point, mais +sur une étendue plus ou moins grande. En pareil cas, c'est le cercle +qui est déformé et non le trait rectiligne. La déformation est soustractive, +c'est-à-dire que le contour circulaire, sans montrer de tendance +à rejoindre les traits dont il s'approche, est entamé par ceux qu'il +rencontre et entravé dans son développement normal. Les cirques +alignés admettent volontiers des tangentes communes orientées comme +la ligne qui joint leurs centres.</p> + +<p>On pourra se reporter, pour avoir la confirmation de ces remarques, +aux objets suivants énumérés à peu près dans l'ordre où croissent +leurs angles de position:</p> + +<p>1. Sillon touchant les bords occidentaux de Purbach, Regiomontanus, +Walter (I).</p> + +<p>2. Traits limitant Alphonse respectivement à l'Est et à l'Ouest. +Ces deux traits sont parallèles au précédent et à la veine médiane du +cirque (III, XXIII) (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>3. Digue saillante formant tangente commune intérieure à Heinsius +et à Wurzelbauer (XIV, XIX).</p> + +<p>4. Sillon formant tangente commune intérieure à Clavius et à +Maginus (XVII). Ce trait s'écarte peu, comme les trois précédents, +de l'angle de position 35°.</p> + +<p>5. Tangente commune aux remparts est de Maginus, Street et +Tycho (VII) (<i>fig. 47</i>).</p> + +<p>6. Sillon profond sur le trajet d'une tangente commune intérieure +aux remparts d'Albategnius et de Halley (III, XXVI).</p> + +<p>7. Longue coupure isolant le rempart d'Archimède du massif montagneux +situé plus au Sud (XXXIV).</p> + +<p>8. Sillon dessinant une tangente commune intérieure à Aristillus +et Autolycus (V, X, XXXIV).</p> + +<p>9. Vague saillante, à crête blanchie, suivant une tangente commune +intérieure à Kane et à Démocrite et se prolongeant au delà de +celui-ci (XXVIII).</p> + +<p>Pour les objets énumérés de 5 à 9, l'angle de position se tient aux +environs de 40°.</p> + +<p>10. Sillon limitant à la fois les remparts ouest de Clavius et de +Longomontanus (VII) (<i>fig. 47</i>).</p> + +<p>11. Digue tangente au rempart est de Capuanus (VIII).</p> + +<p>12. Bord de plateau tangent au rempart ouest de Campanus (VIII).</p> + +<p>13. Digue touchant les bords méridionaux de Tycho et de Heinsius. +Elle se prolonge au delà de Heinsius, dont elle a entravé l'expansion +normale (XVIII).</p> + +<p>14. Ligne tangente à Albategnius et à Ptolémée, du côté nord, et à +Herschel du côté sud (III, XXVI). Elle est signalée par un chapelet +d'orifices. L'angle de position, qui se tenait, pour les quatre objets +précédents, entre 45° et 50°, passe ici à 70° (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>15. Grande cassure limitant Delambre au Nord-Ouest (XXII).</p> + +<p>16. Sillon formant tangente commune au Nord aux remparts de +Delambre et d'Hypatie.</p> + +<p>Ces deux derniers traits, voisins de la fissure déjà citée de Sabine, +ont comme elle pour angle de position 70°.</p> + +<p>17. Arête blanchie formant tangente commune aux côtés nord de +Démocrite, Thalès, Strabon. Cette arête a contrarié le développement +normal de Démocrite. Angle de position 90°.</p> + +<p>18. Digues encadrant, au Nord et au Sud, le bourrelet de Tycho. +Angle de position 130° (VII).</p> + +<p>19. Crête formant tangente commune à Hipparque, Albategnius, +Ptolémée. Angle de position 130° (IV, XXIII) (<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>20. Sillon tangent au bord ouest de Barocius et entamant Clairaut. +Angle de position 140° (XVII).</p> + +<p>21. Sillon tangent au bord ouest de Maurolycus et entamant Barocius. +Angle de position 140° (XVII).</p> + +<p>22. Chaîne formant tangente commune intérieure à Borda et à +Cook (XXI).</p> + +<p>23. Chaîne dessinant une tangente commune intérieure à Santbech +et à Colombo (XXI, XXVII).</p> + +<p>24. Prolongement du bord oriental de Stevinus (XII). L'angle de +position de ce trait, comme des deux précédents, est de 160°.</p> + +<p>25. Digue touchant les limites ouest de Vendelinus C et de Langrenus +et dépassant, au Nord comme au Sud, les limites indiquées +(XXI, XXXVIII).</p> + +<p>26. Deux digues parallèles encadrant Messala et se prolongeant +au Nord (XXIX).</p> + +<p>27. Chaîne tangente au bord ouest de Gassendi (XXX) (<i>fig. 50</i>).</p> + +<p>28. Tangente commune aux remparts ouest d'Arzachel et d'Alphonse +(III, IX). Ce trait, comme les trois précédents, suit le méridien +(<i>fig. 43</i>).</p> + +<p>29. Chaîne prolongeant le bord oriental de Furnerius (XII). Angle +de position 10°.</p> + +<p>30. Chaîne prolongeant le bord oriental de Véga (XII). Angle de +position 10°.</p> + +<p>Un catalogue plus complet ferait ressortir, dans la série des angles +de position, des lacunes bien marquées, dont la plus étendue paraît +tomber entre 90° et 130°.</p> + +<br> + +<p>F. <i>Cirques anguleux.</i>--La présence de digues ou de sillons +tangents aux remparts des cirques amène dans le contour de ceux-ci +des déformations systématiques, visibles surtout au voisinage du terminateur. +Ces déformations affectent peu les cirques petits et modernes, +beaucoup plus les enceintes vastes, hétérogènes et jouant un +rôle passif en cas de conflit.</p> + +<p>Dans une région où un seul système de traits parallèles prédomine +nettement, les bourrelets circulaires sont simplement tronqués par +suppression d'un segment et s'arrêtent à la rencontre des traits, +presque toujours constitués par des digues saillantes. Nous mentionnerons, +comme exemples de cette structure, Heinsius (VII), Lacaille +et Faye (XX), la plupart des cirques de l'entourage de Tycho (XVIII) +(<i>fig. 47</i>), de nombreux orifices entre Licetus et Maginus (XVII). +Les digues limites, dans ce dernier cas, sont parallèles à la ligne des +centres de Licetus et de Clavius.</p> + +<p>Lorsque deux systèmes associés prennent une importance à peu +près égale, on observe des formes de passage du cercle au parallélogramme +et, parmi les parallélogrammes, le losange domine, comme +si les bandes intéressées par une intumescence devaient offrir, dans +les deux systèmes, des largeurs égales.</p> + +<p>Quand deux cirques voisins sont limités à un même trait, il y a +souvent égalité approximative dans les dimensions, dans les distances +des centres à la limite commune, et par suite aussi, dans les angles. +Mais il n'est pas rare que la similitude soit réalisée avec des dimensions +très différentes.</p> + +<p>On pourra noter, comme losanges bien formés, Egede (V), Gruemberger +(XVIII); comme distinctement quadrangulaires: la grande +enceinte comprenant Hell et Lexell (I), Pontanus (II, XXV), Cléomède +(XXIX); comme pentagonale, l'enceinte située à l'est de Burg +et formant la partie la plus déprimée du lac de la Mort (XXVIII); +comme hexagonaux: Ptolémée, Alphonse (III, XXIII), Albategnius +(III, IV, XXIII), Rhætius (IV), Janssen (XXIV) (<i>fig. 39</i>), la mer +des Crises (XXI, XXVII, XLI) (<i>fig. 32</i>); comme exemples de similitude: +Aristote, Egede (V, XIII), Cyrille, Tacite (XXV, XXXI), +Ptolémée, Réaumur, Alphonse (XXXIII), Eudoxe, Theætetus (XIII), +le groupe Walter, Aliacensis, Regiomontanus, Purbach, Nonius, +Blanchinus (I, II, XXV). Il y a, dans ces six derniers cirques, accord +général pour l'orientation des côtés rectilignes.</p> + +<p>On trouve enfin des cirques irrégulièrement anguleux, où se reconnaît +la réalisation successive de deux plans différents. La nouvelle +enceinte, orientée autrement que l'ancienne, s'est à peu près superposée +à celle-ci, dont une partie notable a été respectée. De ce nombre +sont Gauricus, Tycho, Maginus (VII), Clavius (VII, XVIII) (<i>fig. 47</i>), +Campanus (VIII), Calippus (XIII), plusieurs formations anonymes +entre Godin et Hind (IV), des bourrelets de faible relief englobés +dans Atlas, Hercule, Endymion, Posidonius, Aristote, Eudoxe +(XXXV), Gassendi (XL) (<i>fig. 50, 51</i>).</p> + +<br> + +<p>G. <i>Cirques encadrés.</i>--Les digues et sillons rectilignes d'une +même région peuvent être associés de diverses manières pour former +des polygones convexes. Certaines de ces associations semblent particulièrement +voulues et soulignées par la nature. Ce cas se présente +quand le polygone circonscrit à peu de distance un effondrement +nettement limité. L'excavation s'étend par une série de ruptures dont +les gradins intérieurs des cirques sont les témoins.</p> + +<p>Quand les sillons qui entourent un cirque se rattachent à deux systèmes +équidistants et forment par suite des losanges, le contour du +cirque arrive à toucher en même temps les quatre côtés du losange. +Mais, quand l'équidistance n'a plus lieu, l'inscription d'un cercle dans +le quadrilatère cesse d'être possible. La cassure s'arrête aux premiers +côtés qu'elle rencontre, tend à se développer vers les autres, et la +régularité du contour est altérée.</p> + +<p>Enfin la rencontre du dernier côté n'impose pas nécessairement un +arrêt au développement du cirque. Celui-ci peut s'étendre encore et +excéder son cadre. Il est instructif de remarquer, en pareil cas, que le +sillon dépassé peut demeurer visible à l'intérieur du cirque aussi bien +qu'au dehors, au delà des intersections avec les sillons conjugués. +Cette circonstance montre que l'expansion du cirque s'est accomplie +avec une certaine lenteur, sans entraîner la destruction complète du +relief préexistant. Il n'est donc pas admissible que l'excavation, dans +ses limites actuelles, corresponde à une empreinte de projectile ou à +une portion d'écorce ramenée à l'état de fusion.</p> + +<p>Il arrive assez souvent que, dans son état d'extension actuelle, le +cirque n'atteint aucune des limites du cadre, mais la relation des deux +formes est manifestée par la coïncidence approchée de leurs centres. +Le périmètre du cirque est toujours défini par l'affaissement de l'intérieur, +celui du cadre l'est le plus souvent par un léger excès d'altitude +relativement aux plateaux voisins. Presque toujours le cirque a +des limites mieux arrêtées que le socle qui le porte, et celui-ci a plus +ou moins perdu sa forme quadrangulaire par suite de l'usure et de la +démolition des angles. Cet état de ruine peut aller jusqu'à ne laisser +en relief que le bourrelet circulaire. Mais, chaque fois que les frontières +du socle sont restées visibles, elles coïncident en direction avec +des parties rectilignes du contour des mers ou des cirques voisins. +Le socle apparaît ainsi comme le précurseur du cirque et comme +subordonné plus étroitement que lui à la structure générale de la +région.</p> + +<p>On peut prendre comme exemples de bassins ayant respecté leurs +cadres les objets suivants:</p> + +<p>Aliacensis, Werner (II), W.-C. Bond (XXIII), Riccius (XXV), +Eudoxe (V, XIII, XXXV), Petavius (XII, XXI, XXXVIII) (<i>fig. 41</i>).</p> + +<p>D'autres appellent des remarques particulières. Ainsi, pour Albategnius +(III, IV) et Arzachel (III), les côtés des cadres sont parallèles. +Sacro Bosco, Pons et Fermat (XXV) sont englobés dans une même +enceinte quadrangulaire dont un côté forme la ligne de faîte des +monts Altaï. Pour Tycho (VII), le cadre embrasse un espace beaucoup +plus étendu que le bourrelet et limité par des digues saillantes. +Tout l'espace intermédiaire a éprouvé un affaissement relatif. Maginus +(XVII) est confiné dans un angle du cadre, dont les côtés les +plus apparents sont parallèles à la ligne Licetus-Clavius. Il le remplit +au Sud et à l'Est, mais laisse un espace libre au Nord et à l'Ouest. +Les mers du Nectar (XXVII) (<i>fig. 33</i>) et de la Fécondité (XXXVIII) +sont comprises dans de vastes losanges. La bordure montagneuse de +la mer des Crises (XXI, XXVIII, XXIX) (<i>fig. 32</i>) est sectionnée par +des sillons rectilignes, parallèles aux limites de la plaine. Aristarque +(<i>fig. 48</i>) s'appuie à l'Est sur un grand parallélogramme, distingué de +la mer par une teinte plus sombre.</p> + +<p>Voici maintenant quelques exemples de cirques qui ont dépassé +un ou plusieurs côtés de leurs cadres primitifs sans les faire entièrement +disparaître:</p> + +<p>1. Clavius (VII). On distingue très bien des digues parallèles, mais +discordantes, qui ont successivement servi de limites (<i>fig. 47</i>).</p> + +<p>2. Pitatus et Wurzelbauer (XIV, XIX).</p> + +<p>3. Scheiner (XVIII). Le cirque est inscrit dans un losange qu'il +ne remplit pas du côté de l'Est. Il est, au contraire, traversé, dans sa +partie ouest, par un sillon qui complète l'encadrement.</p> + +<p>4. Delaunay (XX) est compris dans un losange qui a fortement +entravé son développement régulier, tout en déformant aussi les +enceintes voisines de Lacaille et de Faye.</p> + +<p>5. Platon (XXXIV). Le cirque s'est développé avec une régularité +parfaite, tout en excédant son cadre au Nord et à l'Ouest (<i>fig. 40</i>).</p> + +<p>Enfin, la survivance d'un socle quadrangulaire légèrement saillant +se vérifie autour de Copernic (IX) (<i>fig. 38</i>), Taruntius (XXI), +Apianus (XXV), Delambre (XXVI, XXXII), Alfraganus (XXVI), +Théophile (XXVII) (<i>fig. 31</i>), Pline (XXXII).</p> + +<br> + +<p>H. <i>Massifs partagés en cases.</i>--Une portion d'écorce lunaire, +distinguée de la région environnante par une altitude un peu supérieure +et limitée par des lignes de relief parallèles, n'est pas toujours +le lieu d'élection d'un cirque développé autour du même centre. +Il peut se faire que la case ainsi définie renferme deux ou plusieurs +cirques d'importance à peu près égale ou qu'il ne s'y montre aucun +cirque réellement notable. Les massifs montagneux les mieux dessinés +de la Lune, qui sont des régions pauvres en cirques, sont ainsi +divisés en compartiments et, pour chacun de ces compartiments, le +centre présente, relativement aux bords, une dépression faible, sans +limites précises.</p> + +<p>Nous citerons comme témoins de cette structure, presque toujours +mal conservée et remontant, par suite, à une période ancienne, les +objets suivants:</p> + +<p>1. Bloc formant à Théophile et à Cyrille un socle quadrangulaire +commun (XXXII).</p> + +<p>2. Massif quadrangulaire comprenant Alfraganus et Taylor +(XXXII).</p> + +<p>3. Plateau renfermant Agrippa, Godin, Rhæticus (IV).</p> + +<p>4. Groupe terminal des Apennins vers le Nord (V, X, XXII) +(<i>fig. 36</i>).</p> + +<p>5. Massif étendu terminant les Apennins vers le Sud (XXXIV).</p> + +<p>6. Bloc central des Apennins, à peu près rectangulaire, montrant +bien la supériorité d'altitude des bords par rapport au centre (XXIII, +XXXIV) (<i>fig. 36</i>).</p> + +<p>7. Massif principal des Alpes, entre Cassini et la grande vallée +(V, XIII, XXIII) (<i>fig. 37</i>).</p> + +<p>8. Bloc situé entre Ramsden et Hippalus (VIII) (<i>fig. 49</i>).</p> + +<p>9. Plateau rectangulaire situé entre Jules César et Ménélas (XXII).</p> + +<p>10. Plateau de Censorinus, entre les mers de la Tranquillité et de +la Fécondité (XXVII, XXXII).</p> + +<p>11. Massif de Vitruve, possédant un périmètre quadrangulaire +ébréché au Sud (XXVII).</p> + +<p>12. Pâté montagneux en losange, entre Campanus et Vitello (XL).</p> + +<p>13. Grand plateau en losange, englobant Eudoxe et son socle +(XXXV).</p> + +<p>Les objets que nous venons d'énumérer sont tous assez éloignés +des bords du disque. En effet, les limites des compartiments sont, en +raison de leur faible relief et de leur état de dégradation, difficiles à +reconnaître sous une incidence rasante. Néanmoins, une fois l'attention +attirée sur ce point, on se convaincra bientôt que le centre du +disque n'est nullement privilégié sous ce rapport.</p> + +<hr class="short"> +<a name="c14" id="c14"></a><br><br> +<br><br> + +<h3>CHAPITRE XIV.</h3> + +<h4>TÉMOIGNAGE APPORTÉ PAR LA LUNE DANS LE PROBLÈME<br> +DE L'ÉVOLUTION DES PLANÈTES.</h4> +<hr class="short"> + +<p><i>Les lois du réseau rectiligne.</i>--L'inspection qui vient d'être +faite confirme une règle, <i>a priori</i> vraisemblable, et à laquelle conduit +aussi tout essai de classification des cirques: la physionomie des orifices +lunaires est subordonnée à la constitution de l'écorce aux dépens +de laquelle ils ont été formés, et celle-ci s'est modifiée avec le +temps dans le sens d'un accroissement progressif d'épaisseur et de +résistance.</p> + +<p>Les orifices régulièrement circulaires, aux flancs raides, très creux +en proportion de leur diamètre, sont formés aux dépens d'une croûte +épaisse. Ils sont modernes et en général bien conservés.</p> + +<p>Les bassins polygonaux, comportant des inclinaisons plus douces, +accusent des différences de niveau plus faibles, en rapport avec la +moindre épaisseur des fragments solides mis en jeu. Ils sont anciens, +attaqués par diverses causes de ruine, et notamment par la superfétation +de cirques plus récents.</p> + +<p>L'examen des sillons et des blocs montagneux nous met en présence +d'une période plus reculée encore, celle où les mouvements du +sol lunaire, dans le sens vertical, portaient à la fois sur des compartiments +bien plus étendus que les cirques et même que les mers +actuelles. Les limites de ces fragments avaient des courbures comparables +à celles du globe lunaire lui-même, et nous pouvons, au point +de vue de leur influence sur les formations ultérieures, considérer +ces limites comme rectilignes. C'est ainsi, pour prendre un exemple +familier aux géographes, que les Cartes des courants généraux de l'atmosphère +et de l'Océan présentent un dessin bien plus ample, bien +plus largement tracé que le relief des continents.</p> + +<p>Les faits rassemblés dans le Chapitre précédent nous semblent +assez nombreux, assez concordants pour autoriser les conclusions +suivantes:</p> + +<p>La croûte solide de la Lune, à l'époque la plus ancienne où nous +puissions remonter, a été constituée, dans toutes ses parties, par un +assemblage de cases polygonales juxtaposées et imparfaitement soudées.</p> + +<p>Ces cases ont pour forme élémentaire le losange. Leur constitution +tient à l'existence simultanée, dans une même région de la Lune, de +deux systèmes principaux de sillons ou de rides. Les sillons d'un +même système sont à peu près parallèles et équidistants.</p> + +<p>La troncature des angles aigus des losanges fait apparaître assez +souvent des hexagones, plus rarement des pentagones. Ce phénomène +révèle la superposition, aux deux systèmes principaux de sillons +parallèles, d'un troisième système sensiblement incliné sur les deux +premiers.</p> + +<p>Dans les deux systèmes principaux d'une même région, l'équidistance +des rides est à peu près la même, en sorte que le rapport des +dimensions linéaires d'une même case tombe généralement aux environs +des nombres 1, 2 ou 1/2.</p> + +<p>L'angle aigu des deux systèmes principaux d'une même région +surpasse presque toujours 60°, si l'on tient compte de la déformation +par la perspective, et peut approcher de 90°.</p> + +<p>L'orientation des deux systèmes principaux, par rapport au méridien, +varie lentement avec la longitude. Dans la partie centrale du +disque, les deux systèmes sont notablement inclinés sur le méridien. +Près des bords, l'un des deux systèmes tend à devenir parallèle au +méridien.</p> + +<p>La frontière commune de deux cases adjacentes constitue, dans la +majorité des cas, une digue en relief. Il arrive aussi, moins fréquemment, +que cette frontière est formée par une rainure discontinue; +elle peut enfin être simplement une ligne faible de l'écorce, sur laquelle +la présence de traînées blanches et de petits orifices réguliers +trahit des manifestations éruptives.</p> + +<p>Deux cases adjacentes ont pu éprouver, l'une par rapport à l'autre, +un certain jeu horizontal, amenant une discordance entre les diverses +parties d'un même sillon. Ce jeu s'effectue par arrachement plutôt +que par plissement, par traction plutôt que par poussée. Il est rare +qu'une différence de niveau notable se soit établie entre une case et +l'ensemble de ses voisines.</p> + +<p>La formation du réseau, dans son ensemble, remonte à une époque +où la Lune n'avait qu'une mince écorce solide, en sorte qu'il ne pouvait +s'y créer de différences d'altitude importantes.</p> + +<p>Le réseau rectiligne ne subsiste nulle part dans son état initial; les +principales circonstances qui ont amené sa disparition ou son effacement +partiel dans la croûte épaissie paraissent être:</p> + +<p>1° Des mouvements tangentiels importants, affectant à la fois un +grand nombre de compartiments soudés et déterminant des ruptures +suivant des lignes irrégulières, en discordance avec celles du réseau +primitif;</p> + +<p>2° Une période volcanique très longue et très générale, amenant +des alternatives d'intumescence et d'affaissement dans l'étendue +d'une même case ou de plusieurs cases adjacentes, et aboutissant au +sectionnement de l'écorce suivant des cercles de faible rayon;</p> + +<p>3° L'envahissement par des nappes liquides de vastes régions +affaissées.</p> + +<br> + +<p><i>Influence du réseau rectiligne sur les formations plus récentes.</i>--Tout +en succombant dans cette lutte, bien des fois séculaire, le +réseau rectiligne a laissé des vestiges si nombreux et si clairement +coordonnés, que nous sommes autorisés à conclure à son universalité +dans un passé lointain. Il a exercé une influence passive, mais encore +reconnaissable sur la structure et la délimitation des masses montagneuses, +sur l'alignement, la distribution et le contour des cirques, +sur la forme même des mers. Il s'en est produit des rééditions affaiblies +sur divers points où l'épanchement de grandes masses liquides +avait reconstitué momentanément, sur une échelle moindre, des +conditions analogues à celles de la planète fluide.</p> + +<p>Dans les régions où la multiplication excessive des orifices modernes +a fait disparaître les sillons primitifs, ceux-ci manifestent leur +existence ancienne par des chaînes de cirques orientées suivant certaines +directions préférées. On conçoit, en effet, que le sectionnement +préalable de l'écorce en bandes offrira, sur certaines lignes, une +issue plus facile aux forces intérieures. Il en résultera que des bassins +à peu près contemporains et de même dimension se présenteront par +séries. Veut-on, au contraire, faire déterminer l'emplacement des +cirques par des chocs d'origine externe, une telle distribution apparaît +comme dénuée de toute probabilité.</p> + +<p>Les cases contiguës sont séparées, soit par des sillons en creux, +soit par des digues en relief. Le premier mode de division domine +dans les massifs montagneux de la région équatoriale, le second +dans la région arctique. L'un et l'autre apparaissent comme passifs +vis-à-vis des mers ou des cirques, mais c'est la forme saillante qui a +opposé l'obstacle le plus efficace à l'expansion des bassins circulaires. +Quand cette expansion l'emporte, la partie englobée du sillon rectiligne +n'est pas fatalement condamnée à disparaître. Elle s'affaisse +plus ou moins à l'intérieur du cirque et forme palier intermédiaire +entre la plaine intérieure et le plateau. Les mêmes orientations, en très +petit nombre, se retrouvent dans le contour polygonal du cirque, +dans ses terrasses intérieures, dans les sillons qui l'encadrent à distance. +Ce ne serait pas le cas si, comme l'a pensé le professeur Suess, +le cirque entier représentait une portion de croûte ramenée à l'état +liquide par un flux de chaleur interne.</p> + +<p>L'indépendance de la plupart des sillons par rapport au relief des +régions traversées, le plan large et régulier qui préside à leurs directions, +montrent qu'ils sont le produit de causes anciennes et profondes. +Il en est de même des grandes fissures tracées en plaine, +comme celles d'Ariadæus, d'Hyginus, de Triesnecker. Elles présentent +des portions rectilignes et parallèles, séparées par des coudes très +nets. Leur orientation, en concordance avec la structure générale de +la région, se retrouve à peu de distance dans les contours polygonaux +d'Agrippa, de Godin, de Rhæticus, de la mer des Vapeurs. Donc ces +fissures, bien que tracées à travers la surface unie d'une nappe solidifiée, +ne sont point le résultat de l'action de la pesanteur sur cette +nappe. Leur présence révèle le jeu invisible des compartiments submergés. +Elle décèle des efforts de traction, exercés au cours même +de la période volcanique sur des fragments étendus de l'écorce sous-jacente. +La même remarque s'applique au Mur Droit, rattaché par sa +direction au même groupe que la veine médiane d'Alphonse, aux +veines de la mer du Froid, parallèles aux limites du massif des Alpes, +à la crevasse médiane de Petavius, parallèle à deux côtés du cadre +extérieur (<i>fig. 41</i>).</p> + +<p>Par contre, on est fondé à parler d'un sectionnement rectiligne à +la fois récent et superficiel, à propos des enceintes secondaires qui se +sont formées à l'intérieur de Gassendi, d'Atlas, de Posidonius, d'Hercule. +Leur dessin anguleux est une réédition locale et affaiblie d'un +état de choses autrefois général (<i>fig. 50, 51</i>).</p> + +<br> + +<p><i>De l'origine du réseau rectiligne.</i>--D'après l'ensemble des faits +astronomiques et géologiques, la Terre a traversé trois grandes phases +nettement différentes: une période de fluidité totale, une période de +solidification superficielle, une période aqueuse. Dans cette dernière +phase, la constitution et l'aspect du sol sont principalement déterminés +par l'eau qui le recouvre ou s'y précipite. Presque toutes les +causes que nous voyons à l'oeuvre aujourd'hui en dérivent et tendent +à effacer le relief.</p> + +<p>Sur la Lune l'eau fait défaut actuellement et elle n'a pas laissé de +traces d'une intervention active dans le passé. La nappe océanique et +la couverture sédimentaire sont absentes. Il suit de là que la Lune +est particulièrement propre à nous apprendre comment la solidification +s'est accomplie et comment s'est effectué le passage de la première +période à la seconde.</p> + +<p>Plus petit, notre satellite a évolué plus vite: mais depuis longtemps +déjà la permanence y règne à un tel degré que les traits les mieux +visibles de la surface lunaire peuvent être comparables, par leur âge, +aux plus anciens accidents du sol terrestre. La dernière période de +destruction traversée a été celle de la formation des cirques. Ses +ravages n'ont pas été tels que l'état immédiatement antérieur ne +puisse être reconstitué avec une probabilité très élevée.</p> + +<p>Il y a eu, dans notre opinion, une époque où tous les accidents de la +surface de la Lune se partageaient entre deux types: le type arctique, +plaines quadrangulaires encadrées de cordons saillants (<i>fig. 46</i>), le +type équatorial formé de losanges assemblés, sans dépression notable +du centre des cases. Il est facile d'imaginer la transition de l'un à +l'autre, en supposant que les cordons perdent graduellement leur +relief et se transforment en sillons irréguliers. Le problème consiste +maintenant à expliquer comment l'une ou l'autre de ces formes a pu +dériver de l'état initial le plus vraisemblable, par le jeu régulier des +lois physiques.</p> + +<p>Les planètes et leurs satellites ont commencé par être fluides dans +toute leur masse. Leur forme sphérique le démontre et jamais, +croyons-nous, une contestation sérieuse ne s'est élevée sur ce point. +Tant que cet état persiste, la surface de la planète, constamment +renouvelée, dissipe dans l'espace une quantité de chaleur bien supérieure +à celle qui est reçue du Soleil. C'est à la surface que se produit +le refroidissement le plus actif et que les scories doivent se former +tout d'abord.</p> + +<p>Que deviennent les îlots ainsi constitués? Ici, la divergence des +théories se manifeste. Les uns (Lord Kelvin, MM. King et Barus, etc.) +veulent que les particules solidifiées plongent à l'intérieur, où elles +reprennent bientôt l'état liquide sous l'influence d'une température +plus haute. Ainsi s'effectue un brassage prolongé qui tend à établir +dans toute la masse une température à peu près uniforme à un moment +donné, mais décroissante avec le temps. Pour nombre de substances, +la compression favorise le passage à l'état solide. C'est donc +au centre, où les pressions sont plus fortes, que la solidification commence, +pour se propager ensuite vers la surface. Dans ce système, la +Lune est totalement solidifiée; la Terre l'est aussi, sauf des poches +de lave relativement insignifiantes, qui donnent lieu aux éruptions +volcaniques.</p> + +<p>La thèse opposée, plus en faveur près des géologues (Suess, de +Lapparent, Sacco, etc.), admet que, dans l'état de fluidité, les matériaux +se sont disposés par ordre de densité croissante, en allant de la +surface au centre. Les substances peu denses sont ainsi les plus exposées +au refroidissement. Plusieurs d'entre elles, à l'exemple de l'eau, +se dilatent par la solidification. Elles vont donc former une croûte +solide graduellement épaissie. Le retour à l'état liquide sera pour +elles une rare exception, bien que la partie fluide doive prédominer +longtemps encore par sa masse. La conductibilité des roches pour la +chaleur est, en effet, si faible que la solidification totale d'une planète, +par l'extérieur, semble devoir réclamer autant ou plus de temps que +l'extinction du Soleil.</p> + +<p>Nous avons indiqué, au Chapitre VII de ce Livre, diverses raisons +qui tendent à faire limiter à un petit nombre de myriamètres l'épaisseur +de la croûte terrestre, c'est-à-dire de la couche où la rigidité des +matériaux s'oppose aux courants de convection. La Lune fournit à +l'appui de la même thèse des arguments d'un autre ordre, mais qui +sont bien loin d'être négligeables.</p> + +<p>Les traits anciens du relief lunaire rentrent dans un plan mieux +défini et plus régulier que celui des chaînes de montagnes terrestres. +Nous y trouvons comme élément essentiel des fractures disposées en +séries parallèles, avec de faibles dénivellations. L'intervalle de deux +fractures consécutives n'est jamais qu'une petite fraction du rayon +lunaire. Là où cette structure s'efface, on voit sans peine que sa disparition +est due à des éruptions volcaniques ou à d'abondants épanchements +liquides qui ont nivelé la surface.</p> + +<p>Cette figure est précisément celle que nous devons nous attendre +à rencontrer dans l'hypothèse d'une écorce mince et non malléable. +Quand la variation des forces extérieures tend à imposer à la masse +fluide une nouvelle figure d'équilibre, satisfaction est donnée à cette +tendance par la formation de crevasses successives rendant possible +la flexion de l'écorce, ainsi qu'on peut l'observer sur les glaciers. Si +la flexion ainsi réalisée n'est pas suffisante, le liquide intérieur comprimé +déborde par les crevasses et les oblitère. L'intervalle d'une +fissure à l'autre sera du même ordre que l'épaisseur de la croûte et +variera dans le même sens. Entre les deux lèvres d'une même fissure, +la différence de niveau sera toujours moindre que l'épaisseur de la +croûte, car elle ne saurait lui devenir égale sans que le fragment inférieur +ne soit inondé. Ce n'est plus alors un sillon que l'on observe, +mais une terrasse, comme celles dont le Mur Droit nous offre l'exemple +le plus net.</p> + +<p>Avec le temps, les nappes épanchées se figent, l'épaisseur de la croûte +augmente, les ruptures deviennent plus rares et plus espacées, mais +aussi peuvent donner lieu à des inégalités plus fortes. Enfin, l'écorce +devient tellement résistante qu'elle ne cède plus qu'accidentellement +sur des points faibles, où se forment des cheminées volcaniques. Il +semble aujourd'hui que l'ère des conflits soit close. Nous ne voyons +plus sur la Lune aucune nappe liquide qui trahisse un épanchement +récent, ni même aucun espace un peu notable qui n'ait reçu et gardé +des dépôts éruptifs.</p> + +<p>Les choses se passeront tout autrement dans la théorie de Lord +Kelvin, qui fait croître le noyau solide à partir du centre. Cet accroissement +s'effectue grain par grain, avec lenteur et régularité, comme +celui dont les couches stratifiées de l'écorce terrestre sont le résultat. +Toute la masse acquiert une température presque uniforme, voisine +du point de solidification. Tant que la nappe liquide est assez abondante +pour couvrir toute la surface, elle se dispose à chaque instant +suivant les exigences de l'isostase. On n'aperçoit aucun motif pour +que la figure du noyau s'écarte d'une surface de niveau répondant à +la valeur moyenne de la pesanteur, c'est-à-dire d'un sphéroïde très +uni.</p> + +<p>A la vérité, la nappe liquide, diminuant toujours, laissera émerger +des portions d'abord très petites, puis de plus en plus grandes de ce +noyau solide. Mais quelle cause invoquera-t-on pour faire naître, soit +sur les îlots, soit sur les continents, un relief brusque et accidenté? +Ce ne sera point la réaction du liquide intérieur, que la théorie a +justement pour objet de supprimer. Ce ne sera pas davantage l'érosion, +puisque les bassins lunaires n'ont nulle part le caractère de vallées +ouvertes. La contraction par refroidissement, déjà trouvée à peine +suffisante dans la première théorie pour expliquer le relief terrestre, +nous échappe ici, puisque la période antérieure a eu pour effet nécessaire +d'amener le globe entier à une température uniforme et médiocrement +élevée, celle de la solidification des minéraux.</p> + +<p>Reste, pour expliquer le relief lunaire, l'action des forces extérieures +émanant du Soleil ou de la Terre. Il est clair que ces forces, +agissant sur toutes les particules du globe solide, varient d'une manière +lente et continue. Si la limite de résistance est dépassée, la +déformation s'accomplira par voie de fissures et de glissements intéressant +toute la masse du globe et non pas seulement des écailles +superficielles. Nous n'avons aucune chance de voir apparaître une +agglomération dense de montagnes abruptes et de vallées profondes.</p> + +<p>Enfin, si l'on admet que la solidification porte en dernier lieu sur +une mince couche superficielle, on ne voit pas à quel réservoir s'alimenteront +les nombreuses et abondantes éruptions volcaniques dont +la Lune a été le théâtre. On ne s'explique pas la présence de ces +nappes unies qui couvrent le fond des mers et des cirques et qui +attestent des solidifications lentement opérées, à des niveaux qui +diffèrent de plusieurs milliers de mètres.</p> + +<p>Que l'on envisage, au contraire, la réaction d'une grande masse +fluide sur une écorce relativement mince et hétérogène, la température +peut monter vers le centre à des chiffres très élevés, la contraction +par refroidissement reprend le rôle principal dans l'établissement +du relief, les inégalités locales de la croûte n'ont plus d'autre limite +que son épaisseur, l'alimentation ultérieure des volcans est largement +assurée; l'élément périodique que les marées introduisent dans +la déformation fait apparaître comme probable la prédominance de +deux directions principales dans l'alignement des cassures.</p> + +<br> + +<p><i>Divergence dans les modes d'évolution respectifs de la Terre +et de la Lune. Conclusion.</i>--Tout ce qui précède nous conduit +à regarder la surface solide comme formée au début par la jonction +de bancs assez minces de scories flottantes. On ne voit pas qu'une +différence notable doive être établie à cet égard entre les deux planètes.</p> + +<p>Cette croûte mince, fragile, peu cohérente, subira des vicissitudes +plus fortes sur la Lune, en raison de l'ampleur des marées que l'attraction +de la Terre y provoque. Le fluide interne, encore peu comprimé +et presque toujours libre de ses mouvements, s'enflera périodiquement. +Deux séries de cassures apparaîtront, les unes parallèles +au front de l'onde de marée, les autres suivant la direction des courants +principaux que ces marées déterminent.</p> + +<p>Sous cette double sollicitation, l'écorce se partage en cases quadrangulaires, +dont les frontières forment des cicatrices alternativement +ouvertes et refermées. Le tracé de ces frontières est ample, voisin +d'un grand cercle, comme celui des ondes de marée quand elles +trouvent peu de résistance. La croûte solide gagne en épaisseur par +l'action du refroidissement et surtout par la solidification des nappes +épanchées. Elle exerce une pression croissante sur le fluide intérieur, +l'amène à l'état visqueux et rend ses déplacements plus difficiles. En +même temps les marées tendent à s'éteindre, à mesure que l'égalité +s'établit entre les durées de rotation et de révolution de la Lune. La +période de formation des crevasses apparaît donc comme limitée. Il +semble, en fait, qu'elle était déjà sur son déclin quand la période +volcanique s'est ouverte. Très peu de cirques se montrent partagés +en deux par une fissure. Très peu de sillons anciens, dépendant d'un +système rhombique, ont échappé à une destruction partielle par les +dépôts éruptifs. Les seules crevasses restées nettes et fraîches sont +celles qui sont tracées en plaine à travers des épanchements récents. +Elles semblent toutefois révéler les mouvements tardifs des compartiments +submergés, dont elles reproduisent les orientations.</p> + +<p>La Terre a traversé, cela n'est guère douteux, une transformation +analogue, moins active en raison de l'ampleur moindre des marées, +plus prolongée en raison de la marche lente du refroidissement. Le +sectionnement de l'écorce a dû suivre, quelque temps au moins, la +même marche, mais les cases primitives ont été plus effacées sur la +Terre, à la suite de la formation des nappes océaniques et sédimentaires, +qu'elles ne l'ont été sur la Lune par les éruptions volcaniques. +La prédominance de deux directions principales a cependant laissé +sur notre globe des traces nombreuses, par exemple le contour anguleux +des plateaux archéens, la terminaison des continents en pointe +vers le Sud, le parallélisme des rivages de l'Atlantique, la similitude +de l'Amérique du Sud et de l'Afrique, les coudes brusques des grandes +vallées et des lignes de faîte en pays de montagnes, la succession des +failles en séries parallèles. Il y a là des indices concordants d'une +structure indépendante des dépôts stratifiés, antérieure à leur formation, +établie sur un plan plus géométrique et plus large.</p> + +<p>Le sectionnement de l'écorce en cases n'a été que le point de départ +d'une nouvelle série de déformations. La première écorce cohérente +correspond à une figure d'équilibre relatif actuelle. Cette figure se +modifie, avec le temps, sous l'influence de causes diverses: changement +dans la position des pôles, variation de la vitesse angulaire et, par +suite, du régime des marées, contraction du globe entier par refroidissement.</p> + +<p>Si nous savions quelle a été la série des positions occupées par les +pôles de la Lune, par quelles valeurs a passé la vitesse angulaire, +nous serions à même d'évaluer, d'une manière approximative, l'effet +des deux premières causes. Mais toutes les hypothèses que l'on peut +faire à ce sujet sont très hasardées. Il y a seulement lieu de penser, +d'après l'abondance plus grande des nappes épanchées dans la région +équatoriale, qu'il y a eu, avant la dessiccation définitive, augmentation +de la vitesse angulaire et allongement du demi-axe tourné vers la +Terre. Ces deux effets sont d'ailleurs indiqués comme probables par +la théorie; mais, d'après la sphéricité actuelle de la Lune, ils ne +semblent pas avoir été très intenses.</p> + +<p>Au contraire, en ce qui concerne la contraction par refroidissement, +nous ne pouvons douter qu'elle n'ait agi. Plus sûrement encore +que pour la Terre, elle a été le facteur principal de déformation, car +l'hétérogénéité de la croûte, le poids des sédiments, invoqués comme +causes additionnelles pour suppléer à l'insuffisance présumée de la +contraction, n'interviennent ici que dans une mesure très réduite. +Mais la contraction entraînera, dans les deux cas, des conséquences +fort différentes.</p> + +<p>L'écorce terrestre, obligée par son poids de demeurer appliquée +sur un noyau qui s'amoindrit, forme des séries de plis parallèles, +reconnaissables dans le relief extérieur de plusieurs contrées, très +apparents dans la disposition onduleuse des couches stratifiées et +intéressant même les roches primitives. Ainsi, quand deux fragments +contigus de l'écorce sont pressés l'un contre l'autre, chacun d'eux +arrive à se plisser, en quelque sorte sur place, jusqu'à une profondeur +considérable. A la surface ces plis ne peuvent acquérir un bien grand +relief sans se coucher ou se renverser, parce que la pesanteur a vite +raison de la ténacité de la croûte. Il n'y a pas toutefois disproportion +excessive entre les deux forces et des écarts assez grands, par rapport +aux surfaces de niveau, pourront être réalisés.</p> + +<p>Supposons maintenant la pesanteur réduite à la sixième partie de +sa valeur, ainsi qu'il arrive sur la Lune, et nous devons nous attendre +à observer un tout autre mode de déformation.</p> + +<p>Deux masses flottantes, épaisses de 3000m à 6000m et fortement +pressées l'une contre l'autre n'arriveront plus à se plisser. L'espace +manquant peut être regagné au prix d'un moindre travail et la pesanteur +se trouve vaincue avant la résistance moléculaire.</p> + +<p>Il y aura d'abord effacement du sillon intermédiaire, qui pourra +être remplacé par une ligne saillante à la suite de l'écrasement des +bords venus en contact plus intime. On voit ainsi naître le type arctique, +observable au voisinage du pôle Nord de la Lune et réalisé +aussi par voie artificielle dans les expériences de M. Hirtz<a id="footnotetag16" name="footnotetag16"></a> +<a href="#footnote16"><sup class="sml">16</sup></a>.</p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote16" +name="footnote16"><b>Note 16: </b></a><a href="#footnotetag16"> +(retour) </a> <i>Reproduction expérimentale de plissements lithosphériques</i>, par <span class="sc">M. Hirtz</span> +(<i>Comptes rendus de l'Académie des Sciences</i>, t. CXLIII, p. 1167).</blockquote> + +<p>La poussée latérale continuant à s'exercer dans le même sens, l'un +des fragments en conflit, pouvant embrasser une série de cases adjacentes, +se dénivelle, s'incline et surmonte l'obstacle. Nous obtenons +ainsi une large bande en saillie, doucement inclinée du côté d'où la +pression est venue, terminée par une pente rapide du côté où la pression +se dirige. Cette structure monoclinale et dissymétrique est, +comme il est facile de s'en convaincre, celle de la plupart des massifs +montagneux de la Lune, mis en évidence par de fortes différences +de niveau.</p> + +<p>La frange débordante, soumise à de violents efforts et placée en +porte-à-faux, ne subsistera souvent qu'à l'état de blocs disjoints +comme ceux des Alpes et du Caucase. La partie recouverte, fortement +surchargée, s'enfonce dans le liquide où elle flottait, d'une +quantité égale ou supérieure à sa propre épaisseur. Elle offre donc +un domaine tout préparé pour l'invasion des épanchements internes, +et toutes les chances seront pour qu'elle se transforme en mer. C'est +au pied même de la bordure montagneuse que la dépression sera la +plus forte, comme l'indiquent, de nos jours encore, la présence de +taches obscures ou d'ombres locales.</p> + +<p class="mid">Fig. 27<a id="footnotetag17" name="footnotetag17"></a> +<a href="#footnote14"><sup class="sml">17</sup></a>.</p> +<p class="mid"><img alt="" src="images/176.png"></p> + +<blockquote class="footnote"><a id="footnote17" +name="footnote17"><b>Note 17: </b></a><a href="#footnotetag17"> +(retour) </a> Cette figure est extraite d'un travail de <span class="sc">M. Hirtz</span> paru dans les <i>Comptes +rendus de l'Académie des Sciences</i>, t. CXLIII, p. 1167.</blockquote> + +<p>Au point où nous sommes parvenus, le relief lunaire peut être +considéré comme constitué dans ses grands traits, déjà fort différents +de ceux que la Terre pouvait offrir dans la période correspondante. +L'atténuation de la pesanteur, principalement responsable du contraste, +intervient aussi pour donner un tout autre caractère à la période +volcanique qui va suivre. C'est elle encore qui, en laissant s'échapper +de la Lune l'eau et l'atmosphère, y a clos par avance, en quelque +sorte, ces mémorables chapitres d'histoire dont la Géologie fait son +objet principal et que notre satellite semble destiné à ne jamais connaître.</p> +<br><br> +<p class="mid">FIN.</p> +<br><br> + +<h3>TABLE DES MATIÈRES.</h3> + +<p>PREMIÈRE PARTIE.</p> + +<p>LA TERRE.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c1">Chapitre I.</a></span>--La notion de la figure de la Terre, de Thalès à Newton.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c2">Chapitre II.</a></span>--L'aplatissement du globe. Essais de théorie mathématique de la figure de la Terre.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c3">Chapitre III.</a></span>--Résultats généraux des mesures géodésiques. Variations observées de la pesanteur à la surface.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c4">Chapitre IV.</a></span>--Les grands traits du relief terrestre et le dessin géographique.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c5">Chapitre V.</a></span>--L'histoire du relief terrestre; les principales théories orogéniques.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c6">Chapitre VI.</a></span>--La structure interne d'après les données de la Mécanique céleste et de la Physique.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c7">Chapitre VII.</a></span>--La structure interne d'après les données de l'Astronomie et de la Géologie.</p> + +<p>SECONDE PARTIE.</p> + +<p>LA LUNE.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c8">Chapitre VIII.</a></span>--La configuration de la Lune étudiée par les méthodes graphiques et micrométriques. Les Cartes lunaires.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c9">Chapitre IX.</a></span>--La genèse du globe lunaire et les conditions physiques à sa surface.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c10">Chapitre X.</a></span>--La figure de la Lune étudiée sur les documents photographiques. Les traits généraux du +relief.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c11">Chapitre XI.</a></span>--Les cirques lunaires et les principales théories sélénologiques.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c12">Chapitre XII.</a></span>--L'intervention du volcanisme dans la formation de l'écorce lunaire.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c13">Chapitre XIII.</a></span>--Les formes polygonales sur la Lune.</p> + +<p><span class="sc"><a href="#c14">Chapitre XIV.</a></span>--Témoignage apporté par la Lune dans le problème de l'évolution des planètes.</p> + +<p>FIN DE LA TABLE DES MATIÈRES.</p> +<br><br> + +<p class="mid"><span class="sml">Paris.--Imprimerie GAUTHIER-VILLARS, quai des Grands-Augustins, 55.</span></p> + +<br><br> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/181.png"><br> +FIG. 28.--Les cirques Messier et Messier A. (Soleil levant.)<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 19 mars 1907.]</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/183.png"><br> +FIG. 29.--Messier et Messier A. (Soleil couchant.)<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 26 octobre 1904.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/185.png"><br> +FIG. 30.--Répartition des mers sur la Lune.<br> +Réduction d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 30 septembre 1901.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/187.png"><br> +FIG. 31.--Un cirque lunaire. (Théophile.)<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/189.png"><br> +FIG. 32.--La Mer des Crises.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/191.png"><br> +FIG. 33.--La Mer du Nectar.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/193.png"><br> +FIG. 34.--La Mer des Humeurs.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu a l'Observatoire de Paris, le 14 novembre 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/195.png"><br> +FIG. 35.--La Mer de la Tranquillité.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.</p> +<p>On remarquera sur cette épreuve: au-dessus du centre la double fissure de Sabine, suivant le contour +de la mer; à droite du centre, le cirque Arago, accompagné de deux intumescences.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/197.png"><br> +FIG. 36.--Les Apennins lunaires.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/199.png"><br> +FIG. 37.--Le Caucase et les Alpes lunaires.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/201.png"><br> +FIG. 38.--Copernic.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 2 février 1896.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/203.png"><br> +FIG. 39.--Janssen.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 16 février 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/205.png"><br> +FIG. 40.--Platon.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 25 octobre 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/207.png"><br> +FIG. 41.--Petavius.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900.<br> +On remarquera la fissure médiane, la double enceinte et, à la partie supérieure de l'épreuve, +un plateau saillant en forme de losange.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/209.png"><br> +FIG. 42.--Auréole sombre de Tycho.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 10 septembre 1900.<br> +Comparer avec la figure 33, où la même auréole est visible en même temps que l'ensemble +des traînées brillantes.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/211.png"><br> +FIG. 43.--Sillons et encadrements rectilignes autour de Herschel, Albategnius, Arzachel.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 5 avril 1903.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/213.png"><br> +FIG. 44.--Le Mur Droit et la région environnante.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 8 février 1900.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/215.png"><br> +FIG. 45.--Sillon formant tangente commune intérieure aux contours d'Almanon et d'Albufeda.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire du Paris, le 17 février 1899.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/217.png"><br> +FIG. 46.--Plaines encadrées de cordons saillants (type arctique). Région de Méton, Euctemon.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 26 mars 1901.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/219.png"><br> +FIG. 47.--Clavius, Heinsius, les digues de Tycho.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 23 février 1896.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/221.png"><br> +FIG. 48.--Aristarque.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 4 septembre 1904.<br> +La région attenante, limitée par un parallélogramme, se distingue de la mer par une teinte plus sombre.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/223.png"><br> +FIG. 49.--Bloc montagneux entre Hippalus et Ramsden.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 3 septembre 1904.<br> +Ce bloc, visible à la partie supérieure de l'épreuve, a gardé à peu près intacte son enceinte en losange.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/225.png"><br> +FIG. 50.--Gassendi et la Mer des Humeurs.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 23 juillet 1897.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/227.png"><br> +FIG. 51.--Posidonius.<br> +Agrandissement d'un cliché obtenu à l'Observatoire de Paris, le 26 avril 1898.</p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/229-small.png"></p> +<p>Position des arêtes du tétraèdre terrestre d'après MM. Lowthian Green et de Lapparent. AD, BE, CF sont les positions que l'on est conduit à donner aux arêtes méridiennes, quand on veut se conformer à la symétrie +polaire. A'D', B'E', C'F' sont les positions de ces arêtes après torsion et rupture; ce tracé répond mieux au relief actuel. Dans l'un et l'autre cas les arêtes, en apparence parallèles, convergent dans le voisinage +du pôle Sud. On a figuré, avec les simplifications exigées par l'échelle de la Carte, la ligne des rivages après un abaissement fictif de 2000m dans le niveau des mers. Cette ligne ne peut être tracée, faute de renseignements +suffisants, au nord de l'Amérique et de l'Asie.</p> +<p class="mid"><a href="images/229-large.png">Agrandissement</a></p> + +<p class="mid"><img alt="" src="images/231-small.png"></p> +<p class="mid"><a href="images/231-large.png">Agrandissement</a></p> + + + + +<br><br> + + + + + + + + + + +<pre> + + + + + +End of the Project Gutenberg EBook of La terre et la lune, by P. Puiseux + +*** END OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK LA TERRE ET LA LUNE *** + +***** This file should be named 29397-h.htm or 29397-h.zip ***** +This and all associated files of various formats will be found in: + http://www.gutenberg.org/2/9/3/9/29397/ + +Produced by Marc Hens, Urania v.z.w. for providing the +paper copy, Rénald Lévesque and the Online Distributed +Proofreading Team at http://www.pgdp.net + + +Updated editions will replace the previous one--the old editions +will be renamed. + +Creating the works from public domain print editions means that no +one owns a United States copyright in these works, so the Foundation +(and you!) can copy and distribute it in the United States without +permission and without paying copyright royalties. Special rules, +set forth in the General Terms of Use part of this license, apply to +copying and distributing Project Gutenberg-tm electronic works to +protect the PROJECT GUTENBERG-tm concept and trademark. 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It exists +because of the efforts of hundreds of volunteers and donations from +people in all walks of life. + +Volunteers and financial support to provide volunteers with the +assistance they need, are critical to reaching Project Gutenberg-tm's +goals and ensuring that the Project Gutenberg-tm collection will +remain freely available for generations to come. In 2001, the Project +Gutenberg Literary Archive Foundation was created to provide a secure +and permanent future for Project Gutenberg-tm and future generations. +To learn more about the Project Gutenberg Literary Archive Foundation +and how your efforts and donations can help, see Sections 3 and 4 +and the Foundation web page at http://www.pglaf.org. + + +Section 3. Information about the Project Gutenberg Literary Archive +Foundation + +The Project Gutenberg Literary Archive Foundation is a non profit +501(c)(3) educational corporation organized under the laws of the +state of Mississippi and granted tax exempt status by the Internal +Revenue Service. The Foundation's EIN or federal tax identification +number is 64-6221541. Its 501(c)(3) letter is posted at +http://pglaf.org/fundraising. Contributions to the Project Gutenberg +Literary Archive Foundation are tax deductible to the full extent +permitted by U.S. federal laws and your state's laws. + +The Foundation's principal office is located at 4557 Melan Dr. S. +Fairbanks, AK, 99712., but its volunteers and employees are scattered +throughout numerous locations. Its business office is located at +809 North 1500 West, Salt Lake City, UT 84116, (801) 596-1887, email +business@pglaf.org. Email contact links and up to date contact +information can be found at the Foundation's web site and official +page at http://pglaf.org + +For additional contact information: + Dr. Gregory B. Newby + Chief Executive and Director + gbnewby@pglaf.org + + +Section 4. Information about Donations to the Project Gutenberg +Literary Archive Foundation + +Project Gutenberg-tm depends upon and cannot survive without wide +spread public support and donations to carry out its mission of +increasing the number of public domain and licensed works that can be +freely distributed in machine readable form accessible by the widest +array of equipment including outdated equipment. Many small donations +($1 to $5,000) are particularly important to maintaining tax exempt +status with the IRS. + +The Foundation is committed to complying with the laws regulating +charities and charitable donations in all 50 states of the United +States. 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Donations are accepted in a number of other +ways including checks, online payments and credit card donations. +To donate, please visit: http://pglaf.org/donate + + +Section 5. General Information About Project Gutenberg-tm electronic +works. + +Professor Michael S. Hart is the originator of the Project Gutenberg-tm +concept of a library of electronic works that could be freely shared +with anyone. For thirty years, he produced and distributed Project +Gutenberg-tm eBooks with only a loose network of volunteer support. + + +Project Gutenberg-tm eBooks are often created from several printed +editions, all of which are confirmed as Public Domain in the U.S. +unless a copyright notice is included. Thus, we do not necessarily +keep eBooks in compliance with any particular paper edition. + + +Most people start at our Web site which has the main PG search facility: + + http://www.gutenberg.org + +This Web site includes information about Project Gutenberg-tm, +including how to make donations to the Project Gutenberg Literary +Archive Foundation, how to help produce our new eBooks, and how to +subscribe to our email newsletter to hear about new eBooks. + + +</pre> + +</body> +</html> diff --git a/old/29397-h/images/002.png b/old/29397-h/images/002.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..9ac95ad --- /dev/null +++ b/old/29397-h/images/002.png diff --git a/old/29397-h/images/015.png b/old/29397-h/images/015.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..d08731c --- /dev/null +++ b/old/29397-h/images/015.png diff --git a/old/29397-h/images/016.png b/old/29397-h/images/016.png Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..c547854 --- /dev/null +++ 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