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diff --git a/29397-0.txt b/29397-0.txt new file mode 100644 index 0000000..034869f --- /dev/null +++ b/29397-0.txt @@ -0,0 +1,6430 @@ +*** START OF THE PROJECT GUTENBERG EBOOK 29397 *** + +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 29397 *** |