Géophysique

“ Une masse matérielle glisse sur une surface ; aucune pesanteur, aucune force ne la sollicite ; aucun frottement ne gêne son mouvement. Si la surface sur laquelle elle doit demeurer est un plan, elle décrit une ligne droite avec une vitesse uniforme ; si la surface est une sphère, elle décrit un arc de grand cercle, également avec une vitesse uniforme. Si notre point matériel se meut sur une surface quelconque, il décrit une ligne que les géomètres nomment une ligne géodêsique de la surface considérée. ”

“ Ces affirmations de la science sur la forme de notre planète et sur ses dimensions réelles, d'ailleurs connues aujourd'hui de tout le monde, ne sont pas basées sur de simples analogies : des faits sensibles, dont il est aisé de vérifier l'exactitude, démontrent avec évidence la rondeur de la Terre, et des mesures géométriques d'une précision extrême en ont fait connaître les dimensions vraies. Arrêtons-nous un instant sur ces divers points.
Tout le monde sait que l'horizon, dans les pays de plaine, a la forme d'un cercle qui entoure l'observateur. ”

“ Ascension, en Astronomie, est droite ou oblique. L’ascension droite du soleil ou d’une étoile, est le degré de l’équateur qui se leve avec le soleil ou avec l’étoile dans la sphere droite, à compter depuis le commencement d’Aries. Voyez Sphere. Ou c’est le degré & la minute de l’équateur, à compter depuis le commencement d’Aries, qui passe par le méridien avec le soleil, une étoile, ou quelqu’autre point du ciel. ”

“ II. Que la terre soit une sphère parfaite, comme le supposaient les anciens, ou un ellipsoïde de révolution autour de l’axe des pôles, ainsi que l’admettaient les astronomes du dernier siècle, ou bien encore un ellipsoïde à trois axes inégaux, suivant la théorie suggérée par les dernières observations, il n’en est pas moins certain qu’il est impossible de représenter fidèlement sur une feuille plane une portion un peu étendue du sol. La courbure de la surface ne permet pas de conserver sur un plan les véritables distances des lieux et l’étendue relative des diverses régions. ”

“ Non, Messieurs, cette question-là est épuisée. Nous savons désormais que la terre prise dans son ensemble, est un ellipsoïde de révolution, dont l'aplatissement est un peu supérieur à un trois-centième, et si vous aviez besoin de sa dimension, nous sommes en état de vous donner la valeur du tour de la terre à 60 ou 70 mètres près. Désormais, un voyageur, un géographe est'en état de déterminer, à quelques mètres près, par des observations astronomiques, la distance à l'équateur ou à un autre point quelconque de la station où il se trouve. Mais la science ne s'arrête pas ”

“ Il s'agit maintenant de connaître son individualité propre, de mesurer ses dimensions apparentes ou réelles, d'étudier les accidents de sa surface, son mouvement de rotation, et de déduire de tous les phénomènes recueillis par tant d'habiles et ingénieux observateurs, la structure de cet astre prodigieux et les conjectures les plus vraisemblables sur sa constitution physique.
1. La Terre est considérée par les physiciens comme un aimant gigantesque, dont la surface est incessamment parcourue par des courants magnétiques. ”

“ Mais toutes les sciences ne puisent-elles pas une partie de leur programme dans leur voisine? La physique et la chimie, l'arithmétique et la géométrie se complètent entre elles ; donc la géographie empruntera à sa sœur la cosmographie toutes ces études métriques ; du reste, la mensuration et l'orientation de la Terre sont plutôt du domaine de la géographie que de la cosmographie. ”

“ Ces mystérieuses opérations de la physique et de la chimie ont imprimé aux moindres objets des physionomies frappantes que ne saisit pas le premier œil venu. Tous les rochers ne se ressemblent pas ; chaque masse a son sens et son expression ; toute forme, toute ligne a sa raison d’être et s’embellit du degré de logique que sa puissance manifeste. Les grands accidens comme les grands nivellemens, les fières montagnes comme les steppes immenses, ont des aspects inépuisables de diversité. ”

“ C'est par là que s'établit, de la manière la plus naturelle, la liaison fondamentale de l'astronomie avec la physique proprement dite; liaison devenue telle aujourd'hui, que plusieurs grands phénomènes forment de l'une à l'autre une transition presque insensible, comme on le voit surtout dans la théorie des marées. Mais il est évident que ce qui constitue toute la réalité de la mécanique céleste, ainsi que je m'attacherai à le faire ressortir en son lieu, c'est d'avoir pris son point de départ dans l'exacte connaissance des véritables mouvemens, fournie par la géométrie céleste. ”

“ « La Terre est sphérique, car toutes ses parties s’efforcent vers son centre de gravité. » L’eau et la terre y tendent toutes deux, ce qui donne à la surface des eaux la forme d’une portion de sphère ; la sphère serait parfaite si les eaux étaient en quantité suffisante. ”

“ Or la géométrie est la science qui initie aux rapports et aux propriétés des limites soit des surfaces, soit des corps ou solides. Les limites des surfaces sont des lignes, et les limites ou extrémités des corps ou solides sont des surfaces. ”

“ Avant de nous attaquer aux méthodes de la géologie proprement dite, qui, ainsi que nous le verrons, ne pourront nous instruire directement que sur l'écorce tout à fait superficielle, à laquelle doivent se borner nos investigations, il convient de résumer certains procédés d'investigation, empruntés à la physique ou à l'astronomie, qui, appliqués à la géologie, nous renseignent indirectement sur les parties profondes de la Terre, inaccessibles autrement à nos observations. ”

“ On doit à ce géomètre éminent, qu'une mort prématurée a enlevé à la science, un très-important Mémoire sur les surfaces du second ordre, où se trouvent de belles propriétés des surfaces homofocales ( 2) , et, indépendamment des recherches sur la surface des ondes, déjà citées (ch. I , p. 50 ) , le célèbre Mémoire sur les lois de la réflexion et de la réfraction cristallines (3) , qui renferme aussi d'heureuses applications des ressources de la Géométrie à l'étude des phénomènes naturels. ”

“ C'est là, messieurs, la partie de la géologie que nous avons à parcourir ensemble.
Dans les leçons qui vont suivre, nous bornerons presque toujours notre étude à la connaissance des masses solides qui composent les matériaux dont le globe est bâti.
Ces masses sont ce qu'on appelle les roches; les éléments constitutifs des roches sont les minéraux.
L'examen des roches, fait au point de vue
que je viens d'établir, donne lieu à une science qu'on peut nommer la lithologie ou l'étude des pierres. ”

“ Elle étend ainsi le domaine de notre planète jusqu'à des régions très-éloignées de sa surface.
Tels sont les résultats des lois de la pesanteur ; lois admirables, dont le concours incessant se combine avec les autres lois de la matière pour produire le mouvement, l'ordre et l'harmonie qui règnent sur le globe terrestre.
§ 2. — Constitution de l'intérieur du globe.
D'après les principes de la géologie, notre globe serait formé de deux parties principales ; savoir : une masse fluide et une écorce solide qui l'enveloppe de toutes parts. ”

“ Immédiatement après la géométrie vient la science qui étudie la dimension de profondeur ; comme elle n’a suscité encore que des recherches pitoyables, je l’ai passée pour mettre aussitôt l’astronomie ou mouvement des solides. ”

“ C'est un fait incontestable, par exemple, que la terre n'est point une sphère, et qu'elle est aplatie aux pôles. Mais la géologie ne peut exprimer que des conjectures sur la cause de ce fait. On s'appuie sur ce fait, vous le savez, pour prouver que primitivement la terre était composée d'une matière fluide, et que, par suite de sa rotation autour du soleil, elle s'est transformée non en sphère, mais en sphéroïde. Je
ne veux pas examiner si cette théorie explique d'une manière complétement satisfaisante la formation de la terre ”

“ Après l'astronomie, dit l'écrivain anonyme, rien ne donne une plus grande idée de la puissance de l'homme que la géographie. Ce globe en regard duquel il n'est qu'un atome, il en a reconnu, constaté la forme, mesuré la superficie, évalué la masse. ”

“ Ainsi que les grands cercles imaginaires que le géomètre a tracés d'un pôle à l'autre de la terre, on peut se représenter ces nervures saillantes comme successivement visitées et éclairées par un astre qui opérerait sa révolution diurne autour du monument. La pensée d'appuyer les déterminations géographiq.ues sur ces deux données fournies par l'astronomie, la hauteur du parallèle au-dessus de l'équateur et la distance du méridien à un méridien principal d'où l'on numérote les autres, n'est pas
une pensée précisément moderne ”

“ La Géologie a pour but l'étude des masses minérales qui constituent le globe terrestre. C'est donc tout d'abord une science descriptive, une géographie interne, qui au lieu de se borner à l'examen des formes extérieures du globe, cherche à pénétrer le plus loin possible dans les profondeurs du sol et à en décrire la constitution. ”

“ La masse d'un globe sphérique, comme la terre ou le soleil, se mesure par le chemin que ce globe, en vertu de son attraction propre, fait parcourir dans la première unité de temps à un corps placé à une distance convenue. ”

“ Mais on ignore si ces granits, ces porphyres, ces gneis... qu’on observe, à la surface du globe, dans les terrains primitifs, s’étendent jusqu’au centre de la terre. Tout ce que nous pouvons conclure des divers faits que nous connaissons, est :
1.o Que le globe n’est pas creux, et qu’il doit y avoir, dans l’intérieur du globe, et particulièrement le long de son axe, de grandes masses de fer magnétique ;
2.o Que la densité des substances, dont est composé cet intérieur, est à-peu-près double de celle des substances qui sont à sa surface. ”

“ D’autre part, le mouvement naturel des parties de la terre et celui de la terre dans sa masse totale, se font vers le centre de l’univers ; et c’est même là ce qui explique pourquoi la terre est maintenant immobile au centre. ”

“ Le champ d’étude par excellence de la géographie, c’est la surface ; c’est-à-dire l’ensemble des phénomènes qui se produisent dans la zone de contact entre les masses solides, liquides et gazeuses qui constituent la planète. Ce contact est le principe de phénomènes sans nombre, dont quelques-uns à peine soupçonnés encore ; il agit comme un réactif pour mettre en évidence les énergies terrestres. ”

“ Soit, par exemple, l'idée d'espace; elle est le fondement de la géométrie, et, par elle, de toutes les sciences qui, directement ou indirectement, ressortissent à là science de l'étendue. Cette idée se manifesté en acte par une infinité de conceptions particulières, ligne, surface, solide, ligne droite, lignes courbes, triangle, quadrilatère, cercle, ellipse, carré, sphère, cylindre, cône, etc., objets des définitions, géométriques. ”

“ La théorie générale des mouvements d’un corps solide est devenue l’objet des études simultanées de deux géomètres puissants, l’un par les ressources de l’analyse, l’autre par celles de la géométrie. Le premier, dont nous venons de rappeler les grands travaux, est resté digne de lui-même en prouvant la fécondité de sa méthode favorite. ”

“ Quelques géologues, à la vérité, même dans ces derniers temps, ont cru pouvoir expliquer les grands phénomènes mécaniques de la géologie en supposant que l'axe de rotation de la terre, tout en conservant son inclinaison sur l'écliplique, avait successivement percé la surface du globe en divers points ; ce qui impliquait, par cette variation des pôles et de l'équateur, des variations correspondantes dans la répartition à la surface terrestre des émanations calorifiques du soleil. ”

“ C'est qu'en effet les plus hautes montagnes peuvent être considérées comme insensibles relativement à son volume, et la surface du globe, malgré les aspérités qu'elle présente, peut être comparativement regardée comme infiniment plus unie que la peau d'une orange.
Mouvement de la Terre. — La sphéricité de la terre établie, ses dimensions connues, occupons-nous de son mouvement. Nous démontrerons d'abord qu'elle tourne sur elle-même, ensuite qu'elle est animée en outre d'un mouvement de translation dans l'espace. ”

“ 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. ”

“ Physique du globe. — Le magnétisme terrestre est étudié avec une précision croissante. La physique du globe est devenue une branche importante de l’étude de la Terre dont les applications déjà sont entrevues. ”

“ Déterminer la figure de la Terre semble, au premier aspect, un problème insoluble. Comment, en effet, trouver la figure générale d’un corps recouvert de tant de hautes montagnes et sillonné par tant de profondes vallées ? Tous ceux qui ont vu l’Océan concevront que l’on ait voulu déterminer la forme générale de la portion liquide de notre globe ”

“ Les expériences qui nous ont conduits à adopter comme plus commodes les conventions fondamentales de la géométrie portent sur des objets qui n’ont rien de commun avec ceux qu’étudie la géométrie ; elles portent sur les propriétés des corps solides, sur la propagation rectiligne de la lumière. Ce sont des expériences de mécanique, des expériences d’optique ; on ne peut à aucun titre les regarder comme des expériences de géométrie. ”