Fig. 1. Plate representing the fossil discovered at Oeningen close to Lake Constance and interpreted, by Johann Jakob Scheuchzer [41] in 1726, as the remains of a human witness of the Flood who was drowned by its waters (Homo diluvii testis). About this fossil, the Swiss naturalist writes that “it is indisputable and contains a half, or almost, of the skeleton of a man; that the very substance of the bones, and, what is more, the flesh and some parts even softer than the flesh are imbedded there in the stone; in a word, it is one of the rarest relics we have of this accursed race that was buried under the waters” (based on translation of Cuvier [19]). Scheuchzer is also a theologian and comments on the scene with these verses: “Of an old damned soul deplorable frame, That with your aspect the sinner repents!” (translation into English based on a French version by Figuier [26]).Gravure représentant le fossile découvert à Oeningen près du Lac de Constance et interprété, en 1726 par Johann Jakob Scheuchzer [41], comme les restes d'un humain témoin du Déluge et noyé par ses eaux (Homo diluvii testis). Au sujet de ce fossile, le naturaliste suisse écrit qu'« il est indubitable et qu'il contient une moitié, ou peu s'en faut, du squelette d'un homme ; que la substance même des os, et, qui plus est, des chairs et des parties encore plus molles que les chairs, y sont incorporées dans la pierre ; en un mot, que c'est une des reliques les plus rares que nous ayons de cette race maudite qui fut ensevelie sous les eaux » (traduction de Cuvier [19]). Scheuchzer est aussi théologien et commente la scène par ces vers lyriques : « D'un vieux damné déplorable charpente, Qu'à ton aspect le pécheur se repente ! » (traduction de Figuier [26]).

Fig. 2. Plate representing the skeleton of the mammoth exhibited at the Museum of St-Petersburg in the 19th century [26].Gravure représentant le squelette du mammouth exposé au musée de Saint-Pétersbourg au XIX^e siècle [26].

Fig. 3. Plate representing an erratic block of a Swiss glacier [15]. In 1841, Jean de Charpentier describes it in these terms: “a very large block, called the ‘Pierre à Dzo’, irregular in shape and polyhedral, is perched on another; but it is only kept in place by a extremely small third block split vertically by the fall of the first; without this support, it would fall down onto the small town of Monthey. It is absolutely impossible that a horizontal shock would have produced similar chance occurrences”, and he further adds that “to claim to explain these facts of detail, these accidents, by hypotheses other than that of diluvian glaciers, is to go well beyond the bounds of probability”.Gravure représentant un bloc erratique d'un glacier suisse [15]. En 1841 Jean de Charpentier le décrit en ces termes : « un très gros bloc, appelé la « pierre à Dzo », d'une forme irrégulière, polyédrique, est perché sur un autre ; mais il n'y est retenu que par un troisième bloc fort petit et fendu verticalement par la chute du premier ; sans cet appui il se précipiterait sur le bourg de Monthey. Il est absolument impossible qu'un choc horizontal ait produit de pareils accidents. », et il ajoute plus loin que « prétendre expliquer ces faits de détail, ces accidents par d'autres hypothèses que celle des glaciers diluviens, c'est entièrement dépasser les bornes de la probabilité ».

Fig. 4. Plate representing a glacier of Greenland descending into the Atlantic and producing icebergs [30].Gravure représentant un glacier du Groenland qui débouche dans l'Atlantique en produisant des icebergs [30].

Fig. 5. Plate of 1835 representing blocks of moraine transported by the ice on the banks of the St. Lawrence River [35].Gravure de 1835 représentant des blocs de moraine transportés par la glace sur les bords du fleuve Saint-Laurent [35].

Fig. 6. Plate representing the heliothermometer of Horace–Bénédict de Saussure. This apparatus consists of several boxes encased one inside another, and whose sides are glazed. Each case is isolated thermally from its neighbour by cork and its bottom is painted black to minimize heat losses by reflection. Mercury thermometers, placed on the glass windows, make it possible to read the temperatures inside the various encased boxes.Gravure représentant l'héliothermomètre d'Horace–Bénédict de Saussure. Cet appareil est constitué de plusieurs caisses emboîtées les unes dans les autres et dont un côté est vitré. Chaque caisse est isolée thermiquement de la suivante par du liège et son fond est peint en noir pour minimiser les pertes de chaleur par réflexion. Des thermomètres à mercure, placés sur les verres, permettent de relever visuellement les températures à l'intérieur des différentes caisses emboîtées.

Fig. 7. Plates representing Claude Pouillet's pyrheliometer [39]. This apparatus consists of a thermometer d measuring the change of temperature of a large water container a whose planar face b, which is painted black, is directed towards the Sun. The shadow of the container must be projected exactly onto the disc e, which makes it possible to ensure that the face b is perpendicular to the solar rays. The rise in temperature recorded with the thermometer can be converted into measurable heat input rate, knowing the heat capacity of water.Gravures représentant le pyrhéliomètre de Claude Pouillet [39]. Cet appareil est constitué d'un thermomètre d mesurant le changement de température d'un grand réservoir d'eau a dont la face plane b orientée vers le Soleil est peinte en noir. L'ombre du réservoir doit se projeter exactement sur le disque e, ce qui permet de s'assurer que la face b est perpendiculaire aux rayons solaires. L'augmentation de température mesurée par le thermomètre est convertie en flux de chaleur mesurable en connaissant la capacité calorifique de l'eau.

Fig. 8. John Tyndall's spectrophotometer [47]. The apparatus consists of a long copper tube that can be filled with various gases. The two ends are capped by slabs of rock salt crystal, a material relatively transparent to infrared radiation. A cube of boiling water is used as a heat source, which is placed in front of the tube. The incident radiation interacts with the gas column and then enters one cone of a reflector leading to a pile containing Bi–Sb thermocouples in series. Radiation from a second heat source heats up a screen before entering a second cone leading to the second face of the thermopile. This latter is connected to a galvanometer for measuring the current, which is a function of the difference in temperature between the two faces of the thermopile. This apparatus makes it possible to compare quantitatively the intensity of the two radiations and calculate the absorptive effect of the gas contained in the tube. The device is particularly sensitive because it allows an exact compensation of the incident heat flux by relocating the tin screen placed in front of the second heat source. With this apparatus, Tyndall analysed the absorptive power of many compounds such as: water vapour, carbon dioxide, ethylene (‘olefiant gas’), methane (‘marsh gas’), ethyl oxide (‘sulphuric ether’), chloroform, methyl and ethyl alcohols, formic and acetic acids, hydrogen sulphide, ammonia, chlorine, bromine, nitrous oxide, sulphuric and bromic acids, as well as ozone.Spectrophotomètre de John Tyndall [47]. L'appareil est constitué d'un long tube de cuivre pouvant être rempli de différents gaz. Les deux extrémités sont obturées par des tranches de sel gemme, matériau relativement transparent au rayonnement infrarouge. Un cube d'eau bouillante, servant de source de chaleur, est placé à l'avant du tube. Le rayonnement incident interagit avec la colonne de gaz, puis entre dans un réflecteur conique conduisant à une pile contenant des couples thermoélectriques Bi–Sb en série. L'émission d'une seconde source de chaleur réchauffe un écran avant d'entrer dans un second cône conduisant à la deuxième face de la thermopile. Celle-ci est connectée à un galvanomètre qui mesure le courant qui dépend de la différence de température des deux faces de la thermopile. Ce montage permet de comparer quantitativement l'intensité des deux rayonnements et de déduire l'effet d'absorption du gaz contenu dans le tube. Le dispositif est particulièrement sensible, car il permet de réaliser une compensation exacte des flux de chaleur incidente en translatant l'écran d'étain placé devant la seconde source de chaleur. Avec cet appareil, Tyndall analyse le pouvoir d'absorption de nombreux composés tels que la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone, l'éthylène (olefiant gas), le méthane (marsh gas), l'oxyde d'éthyle (sulphuric ether), le chloroforme, les alcools méthylique et éthylique, les acides formique et acétique, le sulfure d'hydrogène, l'ammoniac, le chlore, le brome, le protoxyde d'azote, les acides sulfurique et bromique, ou encore l'ozone.

Fig. 9. Plate showing the experimental apparatus used to simulate the movement of glaciers. Tyndall and Huxley [48] describe it in these terms: “ABCD, upper panel, is a wooden trough intended roughly to represent the glacier of the Rhone, the space ACEF being meant for the upper basin. Between EF and GH the trough narrows and represents the precipitous gorge down which the ice tumbles, while the wide space below represents the comparatively level valley below the fall, which is filled with the ice, and constitutes the portion of the glacier seen by travellers descending from the Grimsel or the Furka pass. ACLM is a box with a sluice front, which can be raised so that the fine mud within the box shall flow regularly into the trough, as in the cases already described. The disposition of the trough will be manifest from the section, lower panel. While the mud was in slow motion downwards, a quantity of dark-coloured sand was sifted over the space ACEF, so as to represent the debris irregularly scattered over the corresponding surface of the glacier; during the passage of the mud over the brow at EF, and down the subsequent slope, it was hacked irregularly, so as to represent the dislocation of the ice in the glacier. Along the slope this hacking produced an irregular and confused distribution of the sand; but lower down, the patches of dirt and the clean spaces between them gradually assumed grace and symmetry; they were squeezed together longitudinally and drawn out laterally, bending with the convexity downwards in consequence of the speedier flow of the central portions, until finally a system of bands was established which appeared to be an exact miniature of those exhibited by the glacier. On [the lower panel] is a sketch of the bands observed upon the surface of the mud, which however falls short of the beauty and symmetry of the original. These experiments have been varied in many ways, with the same general result”.Gravure représentant le montage expérimental simulant l'écoulement des glaciers. Tyndall et Huxley [48] le décrivent en ces termes : « ABCD, (panneau du haut) est un chenal en bois représentant grossièrement le glacier du Rhône, l'espace ACEF matérialisant le bassin supérieur. Entre EF et GH, le chenal se rétrécit et représente une gorge escarpée dans laquelle la glace tombe en cascade, tandis que le vaste espace en dessous représente la vallée relativement plane sous la cascade de glace et qui est la partie du glacier visible par les voyageurs traversant les cols de Grimsel ou du Furka. ACLM est une boîte comportant à façade coulissante de façon à ce que la boue fine de la boîte puisse s'en écouler régulièrement vers le chenal, comme décrit précédemment. La forme du chenal est clairement représentée par la coupe (paneau du bas). Lorsque la boue s'écoulait doucement vers le bas, du sable de couleur foncée était dispersé sur l'espace ACEF afin de représenter les débris irrégulièrement dispersés sur la surface correspondante du glacier ; au cours du passage de la boue sur le front EF et sur la pente suivante, elle était fragmentée irrégulièrement, matérialisant la dislocation du glacier. Le long de la pente, cette fragmentation conduisait à une répartition irrégulière et désorganisée du sable ; mais, plus bas, les zones à débris et les zones propres montraient une progression vers un ordre et une symétrie ; ils étaient comprimés les uns contre les autres dans le sens de la longueur et étirés latéralement, s'incurvant avec une convexité orientée vers le bas en raison de l'écoulement central plus rapide, pour atteindre finalement un système de bandes qui reproduisait en miniature celui observé sur le glacier. Le paneau du bas représentant les bandes observées à la surface de la boue, est en fait une bien pâle reproduction de la beauté et la symétrie de la réalité. Ces expériences ont été reproduites dans différentes conditions pour donner les mêmes résultats généraux ».

Fig. 10. Plate showing a rolled and striated block discovered in a moraine in Scotland [30].Gravure d'un bloc roulé et strié découvert dans la moraine d'Écosse [30].

Fig. 11. Map drawn up by Ignace Venetz of the various moraines of the Rossboden glacier (Rossbodegletscher) in the south of Switzerland [49]. The author writes that “the moraines of the Rossboden glacier, on the Simplon, prove in a quite striking manner the gigantic former size of this glacier, having arrived very close to the place where the village of Simplon is today. […] One could object that this glacier formed these moraines by causing sudden falls that are mentioned in history. It is incredible that a fall could form such regular moraines”.Cartographie par Ignace Venetz des différentes moraines du glacier de Rossboden (Rossbodegletscher) au sud de la Suisse [49]. L'auteur écrit que « les moraines du glacier de Rossboden, sur le Simplon, prouvent d'une manière bien frappante la grosseur gigantesque que ce glacier avait autrefois, étant arrivé tout près de l'endroit où se trouve aujourd'hui le village de Simplon. […] On pourra nous objecter que ce glacier aura formé ces moraines par des chutes subites dont l'histoire fait mention. Il est incroyable qu'une chute puisse former des moraines si régulières ».

Fig. 12. Plate representing the junction of two modern glaciers and the relations with their morainal deposits [15]. Jean de Charpentier describes it in these terms: “Here now is the explanation of the way in which the surface bands or moraines are formed and maintained. Let us consider the map drawing of a glacier a, which, from b to c, is bordered by a slope that is too steep to allow debris to pile up by being carried and pushed towards its margin, as taking place on the opposite side, where the moraines f, g are deposited. Consequently, the debris along the escarpment b c, having remained on the ice, will be transported towards c by the movement of the glacier to meet branch h, with which it joins up to form glacier i, k, o, n. The debris brought to c is unable to reach the margins, because of the gradual movement of the two glaciers a and h; it must follow the direction c, o, without deviating either to the right or to the left, as long as the mountains on both sides prevent the glacier from enlarging or dilating laterally. Along the entire path c, o, the debris, remaining piled up in the shape of a dam on the ice, will give rise to a surface band or moraine. But as soon as the small valley widens out, or when the glacier leaves the surrounding mountains, it will no longer be hindered, and will then dilate laterally: the materials brought from c, and accumulated in the shape of a dam, will not remain joined together any more; the moraine will be broken up, and the debris will end up being scattered and spread out in a fan on the top surface of the glacier. It is easily conceived that the moraine c, o, would be larger if the glacier h also brought debris to c, and that its volume would increase even further if the meeting point, c, of the two glaciers a and h were dominated by enormous rocks liable to fall”.Gravure représentant la confluence de deux glaciers actuels et les relations avec leurs dépôts morainiques [15]. Jean de Charpentier la décrit en ces termes : « Voici maintenant l'explication de la manière dont les bandes ou moraines superficielles se forment et se maintiennent. Soit a, le plan d'un glacier qui de b à c se trouve bordé par une pente trop rapide pour que les débris qu'il charrie et rejette sur ses bords, puissent s'y entasser, comme cela a eu lieu sur le bord opposé, où il a déposé la moraine f, g. Par conséquent les débris, le long de l'escarpement b c, étant restés sur la glace, seront transportés en c par le mouvement du glacier, qui y rencontrera la branche h, avec laquelle il se réunira pour former le glacier i, k, o, n. Les débris amenés en c, ne peuvent se rendre sur les bords, à cause du mouvement progressif des deux glaciers a et h ; ils doivent donc suivre la direction c–o, sans dévier ni à droite, ni à gauche, aussi longtemps que les montagnes des deux côtés empêcheront le glacier de s'élargir ou de se dilater latéralement. Dans tout ce trajet c, o, les débris, restant entassés en forme de digue sur la glace, donneront lieu à une bande ou moraine superficielle. Mais dès que le vallon s'évasera, ou que le glacier quittera les montagnes qui l'encaissent, et n'éprouvera ainsi plus de gêne, alors il se dilatera latéralement : les matériaux amenés depuis c, et accumulés en forme de digue, ne resteront plus réunis ; la moraine se disloquera, et ces débris finiront par s'éparpiller et par se répandre en éventail n sur le dos du glacier. On conçoit aisément que la moraine c, o, serait plus grande si le glacier h amenait aussi des débris en c, et que son volume augmenterait encore, si le point de jonction c des deux glaciers a et h était dominé par de vastes rochers sujets à s'ébouler ».

Fig. 13. Cross-section by Joseph Adhémar [1] of the three terrestrial spheres (solid, liquid and gaseous). The respective centres are shifted because of the dissymmetry of the two boreal and austral ice-masses.Coupe par Joseph Adhémar [1] des trois sphères terrestres solide, liquide et gazeuse. Les centres respectifs sont décalés à cause de la dissymétrie des deux « glacières » boréale et australe.

Fig. 14. Plate by Joseph Adhémar [1] representing the terrestrial orbit and the evolution of the position of the Earth during its revolution around the Sun.Gravure par Joseph Adhémar [1] représentant l'orbite terrestre et l'évolution de la position de la Terre pendant sa révolution autour du Soleil.

Fig. 15. Plate by Joseph Adhémar [1], showing a bath tub to illustrate schematically the meridian circulation of the ocean at the surface and at depth.Gravure par Joseph Adhémar [1] schématisant dans une baignoire la circulation méridienne de l'océan en surface et en profondeur.

Fig. 16. Map of the moraines of Wisconsin produced by Thomas Chrowder Chamberlin, which clearly shows a glacial lobe of the Laurentide ice cap [9].Carte des moraines du Wisconsin réalisée par Thomas Chrowder Chamberlin qui montre clairement un lobe glaciaire de la calotte Laurentide [9].

Fig. 17. Palaeoclimatic curve summarizing the work of Albrecht Penck and Eduard Brückner on the glaciations of the Alps [37]. The initials W, R, M, G correspond to the Würm, Riss, Mindel and Günz glaciations, respectively. The durations of the two most recent periods are reported on the left side of the diagram. The y-axis represents the permanent snow line (height in metres compared to the present-day value). Some prehistoric cultures known at the time are indicated at the top of the curve.Courbe paléoclimatique résumant les travaux d'Albrecht Penck et d'Eduard Brückner sur les glaciations des Alpes [37]. Les initiales W, R, M, G correspondent aux glaciations du Würm, du Riss, du Mindel et du Günz. Les durées de deux périodes récentes sont reportées à gauche du diagramme. L'axe des ordonnées représente la limite des neiges permanentes (en mètres par rapport à la valeur actuelle). Au-dessus de la courbe sont mentionnées quelques cultures préhistoriques connues à l'époque.