NEUVIEME CAHIER

INÉGALITÉ DANS LA LONGUEUR DES JOURS ET DES NUITS.— CHANGEMENTS DANS LES SAISONS.

Tu as dû t'attendre, ma chère Laure, quand ta m'as demande mes cahiers, à y trouver des choses que tu sais déjà; je t'engage, cependant, à ne point passer ces choses-là, parce qu'il est possible que tu en rencontres chemin faisant que tes livres élémentaires ne t'ont point rendues parfaitement sensibles^ et il ne faut pasdet;agr^e an astronomie ; dans cette science qui est.

au contraire, la précision mathématique ellemême. Je transcrirai donc ici ce que me fournissent mes notes au sujet de la longueur variée des jours et des nuits pour certaines parties du globe, et des changements des saisons.

La Terre tournant constamment sur ellemême en vingt-quatre heures et ayant une forme sphérique, il s'ensuit nécessairement qu'elle ne peut, dans cet espace de temps, être éclairée par le Soleil que d un côté à la fois , et que, pour l'autre côté, règne l'obscurité. C'est d'Occident en Orient qu'elle exécute ce mouvement de rotation ; il en résulte que le mouvement apparent de toute la sphère céleste a lieu d'Orient en Occident. Ainsi, par exemple, le Soleil nous paraît se lever à l'Orient , et poursuivre sa course vers l'Occident jusqu'au moment où arrivé à ce point, il disparaît sous l'horizon ; ceci, tu le sais, est une illusion qui naît du mouvement de rotatation de la Terre, dans le sens opposé. Ainsi donc lorsque, par hasard^ il t'arrive d'assister au le\>er du Soleil, c'est que le point du globe sur lequel tu te trouves, et qui était, un instant auparavant, plongé dans l'obscurité, commence à recevoir les rayons du Soleil immobile, tu n'en peux plus douter maintenant , et devant lequel tu t'inclines en tournant avec ce point; et le Soleil te paraît monter de plus en plus au-dessus de l'horizon.

De la révolution de la Terre et des planètes

sur un axe, résulte donc une constante succession de jours et de nuits; si cet axe était perpendiculaire au plan de lorbite des planètes, ces jours et ces nuits seraient constamment égaux, et il n'y aurait point de changement dans les saisons. Mais il n'en est pas ainsi ; l'inclinaison de l'axe détermine, tu le sais bien, et les variations dans la longueur des jours et des nuits, et les changements qui nous donnent tour à tour le printemps , l'été, l'automne et l'hiver. Mais cette inclinaison de l'axe de rotation n'est pas la même, tu dois t'en souvenir, pour toutes les planètes. Ainsi , par exemple , l'axe de Jupiter étant presque perpendiculaire au plan de son orbite, il en résulte que, d'un pôle à l'autre, ses habitants , si cette planète est habitée , ont des jours constamment égaux aux nuits ; la longueur de ces jours et la longueur de ces nuits est de quatre heures vingt- huit minutes; calcul facile à faire, puisque cette planète accomplit en neuf heures cinquante-six secondes sa révolution sur elle-même, tandis que la Terre et Mars, dont l'axe incliné dans le plan de leur orbite présente un angle moindre de 90®, ont des jours inégaux et voient leurs saisons varier pendant leur marche autour du Soleil.

En un seul point de la Terre, tu le sais encore, les jours sont constamment égaux aux nuits , ce point c'est l'équateur : en deux autres points, tu le sais de même , il y a six mois de

nuit et six mois de jour; ces points sont le cer* cle polaire sud , qui compte six mois de nuit à partir du solstice d été au solstice d'hiver , et le cercle polaire nord, qui compte six mois de jour pendant ce même laps de temps; à partir du solstice d'hiver jusqu'au solstice d'été, le pôle sud, à son tour, compte six mois de jour , et le pôle nord six mois de nuit.

Pour peu que tu regardes plus attentivement que tu ne l'as fait peut-être jusqu'à ce jour la ligure ci-jointe, que, tu connais, tu te rendras compte bien clairement, ma Laurette, de l'inclinaison de l'axe terrestre au plan de l'orbite parcourue autour du Soleil par la Terre; inclinaison invariable, et qui fait que, dans toutes les positions que prend la Terre dans sa marche, cet axe demeure toujours parallèle à lui-même. En^, comme tu le vois, le pôle nord iV est comme plongé dans les rayons solaires, tandis que le pôle sud ^S" est au contraire dans Tobscurité. Kn J5, il en est encore ainsi ; mais en C la position des pôles a changé; le pôle sud commence à être éclairé, et le pôle nord est déjà complètement plongé dans Tombre, il en e^t de même en D. Quant au point A B C Dk l'équateur E^ il reçoit constamment les rayons solaires; là, les jours sont donc toujours égaux aux nuits ; là, quelle que soit la position des pôles relativement au Soleil et le point de l'orbite parcouru par la "^l'erre , le Soleil toute \ année ,

inonde de ses feux, pendant douze heures, cette partie de riiémisphère tournée vers lui.

Fais bien attention, je te prie, que l'inclinaison de l'axe terrestre ne varie pas, ainsi que je te Fai dit tout à Theure, et comme te le prouve cette figure. Tu peux aisément te représenter le globe dans toutes les positions intermédiaires entre le soltice d'été et Téquinoxe d automne, A B C D^ et toujours le pôle nord répondra au pôle nord de Féquateur céleste. Ce qui varie, c'est la longueur des jours et des nuits ; ce qui varie, ce sont les saisons. £n mars, les jours et les nuits sont égaux par toute la Terre ; en juin, la partie nord de la Terre jouit des longs jours et des chaleurs de l'été, tandis que, dans la partie sud, régnent les longues nuits et l'hiver ; en septembre, de même qu'en mars, les jours et les nuits sont égaux par toute la Terre ; en décembre, c'est au tour des habitants du Nord d'avoir des jours très-courts , des nuits fort longues et les froidures de l'hiver, tandis qu'au Sud règne l'été. x\insi donc, toutes les parties du globe terrestre se trouvent à leur tour éclairées, échauffées par les rayons solaires, et, à leur tour, plongées dans l'obscurité.

Fais encore attention à une chose, ma sœur, c'est que la Terre, de même que toutes les planètes, je te l'ai déjà dit, se meut tantôt plus vite, tantôt plus lentement , suivant la partie de l'orbite parcourue ; delà vient que la demi-année

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d'hiver n'est pas égale à la demi-année d été. La Terre, en hiver, se trouve près du Soleil; elle se meut alors plus vite et elle emploie un nombre moindre de jours, d'heures et de minutes à se rendre de Téquinoxe d'automne au solstice d'hiver, et du solstice d'hiver à l'équinoxe du printemps; en été, elle est plus loin du Soleil, et elle emploie un nombre de jours plus grand à se rendre de l'équinoxe du printemps au solstice d'été, et du solstice d'été à lequinoxe d automne; tu verras, sur cette figure, la différence de longueur entre la demi-année d'hiver et à la demiannée d'été. Il fallait, en effet, que la vitesse de translation combattît l'attraction solaire plus puissante au moment où la Terre est périhélie, et il fallait que cette vitesse diminuât au moment où la Terre est aphélie, autrement la Terre serait tombée sur le Soleil , alors qu'elle s'en approche en décembre, et elle aurait pu le fuir à jamais, en suivant une ligne droite, lorsqu'elle s'en éloigne en juin. Vois, ma sœur, comme tout a été calculé pour maintenir l'équilibre!

Comme tu aimes assez les preuves palpables de ce que la science enseigne, je joins à ce cahier une autre figure. C'est celle d'une machine fort simple^ inventée parFerguson, pour démontrer le double mouvement de la Terre sur ellemême et autour du Soleil, et les phénomènes du jour, de la nuit, et des changements des saisons qui résultent de ce double mouvemeut, ainsi que

de rinclinaison de Taxe terrestre au plan de Fécliptique.

Suppose que tu as fait faire, avec six ou sept pieds de gros fil de fer, un cercle que voici représenté sur cette figure, par le cercle ponctué a b c d. L'effet de la [)erspective seul te le montre comme ayant une forme ovale. Place une bougie sur une table et prie notre bonne mère de tenir ce cercle de fil de fer à la hauteur de la flamme de la bougie. Prends ensuite le petit globe terrestre que mon oncle t'a donné et au pôle nord duquel tu auras fait adapter un crochet. Au moyen d une soie et du crochet, suspends ce petit globe; pour peu que tu imprimes un léger mouvement à la soie, le globe tournera sur lui-même de dehors en dedans ou de droite à gauche; ce sera le mouvement diurne d'orient en occident. Fais marcher toq petit globe, ainsi tournant sur lui-même, de a en ^, en c, en d^ autour de la bougie, centre d'où part la lumière, et tu verras alors qu'à Quelque point du cercle qu'il se trouve, une moitié, ou un hémisphère, est éclairée d'un pôle à l'autre, et que l'autre hémisphère se trouve plongé dans l'ombre. Ainsi il y a partout, c'est-à-dire, dans tous les points de l'orbite , égalité parfaite entre les jours et les nuits et toujours même saison. .Comme ce n'est pas ce que nous voyons sur notre sphère, il faut nécessairement que le phénomène qui produit la différence dans la longueur des jours

tiù ASTRONOMIE

et des nuits, lesquels ne sont d'égale durée que deux fois Tannée, aux deux équinoxes, ne se passe pas de la sorte ; il faut aussi qu'une cause encore inconnue produise l'autre phénomène, celui des saisons.

A présent que nous avons reconnu que la révolution diurne de la Terre et son mouvement de translation autour du Soleil ne suffisent pas pour expliquer l'inégalité des jours et des nuits et les changements dans les saisons, faisons une autre expérience. Prie maman de donner au cercle de fer l'inclinaison que te présente celui qui porte les lettres capitales A B C D, de manière à ce que la partie <§ soit aussi élevée que la partie in est abaissée; mais en ayant soin que la flamme de la bougie soit toujours dans le plan du cercle A B C D. Tu n'as plus à te préoccuper du premier cercle ponctué ; il a bien fallu l'indiquer sur le dessin pour expliquer la première expérience ; nous cessons désormais d'en tenir compte, il n'existé plus pour nous.

Si l'inclinaison du cercle A B C D est convenable, lorsque ton petit globe , que tu fais tourner sur lui-même d'orient en occident et marcher de droite à gauche, dans le cercle, ainsi incliné , c'est-à-dire de ^ en ^ , de i? en C, se trouvera en ip qui est la partie la plus basse du cercle, la lumière, dès qu'il sera parvenu en H^ éclairera le pôle nord, tandis que le pôle sud se trouvera plongé dans l'obscurité. Il est évident

qu'en ce moment, et dans cette position du petit globe, toutes les contrées situées au nord de Féquateur auront des joUrs plus longs que les nuits, et que les contrées situées au sud de Féquateur auront des nuits plus longues que les jours. Le contraire aura lien j)our ton petit globe parvenu au point le plus élevé en <& du cercle incliné, ou en F^ c'est-à-dire que le pôle nord aura alors des nuits plus longues que les jours, et le pôle sud des jours plus longs que les nuits ; mais dans les points E et G, les jours et les nuits seront égaux pour tout le petit globe.

Si, maintenant que tu as fait cette expérience, tu examines de nouveau la pi. m, tu reconnaîtras que l'inclinaison , imprimée à ce cercle-^ B C D, n'a pu (|ue te donner une idée très-imparfaite de l'inclinaison de l'axe terrestre au plan de l'écliptique, mais du moins cette idée a été éveillée, et tu te trouves toute disposée à l'avouer pour vraie; dès lors je peux te dire, avec la certi* tude d'être cru et compris , que le phénomène du renouvellement des saisons est dû à l'incli* naison constante de l'axe terrestre au plan de l'écliptique pendant la marche annuelle de la Terre autour du Soleil , de même que le phénomène du jour succédant à la nuit, et de la nuit succédant au jour, est dû à son mouvement de rotation. Cette inclinaison, toujours la même, ainsi que te le montre la pi. m, donne six mois de jour et d'été au pôle nord, six Tuois de nuit et

d'hiver au pôle sud ; puis six mois de jour et d'été au pôle sud , et six mois de nuit et d'hiver au pôle nord. Pour les climats tempérés , les saisons, en se succédant, amènent seulement des nuits plus courtes et des jours plus longs, des jours plus courts et des nuits plus longues.

Tu dois également me croire et me comprendre, lorsque j'ajoute que, si le Soleil était placé au centre de Torbite terrestre, la Terre décrirait autour de lui un cercle; mais, comme il occupe un des foyers de cette orbite, la Terre s'en rapproche en hiver, s'en éloigne en été, et l'orbite terrestre s'allonge en ellipse. En juin, pi. m, les rayons du Soleil arrivent perpendiculairement sur toute sa surface éclairée; cette surface est fortement échauffée; les nuits sont courtes, et la Terre n'a pas le temps de se refroidir par le rayonnement pendant ces nuits de peu de durée ; en décembre, au contraire, la Terre, plus près du Soleil , est éclairée obliquement par ses rayons qui ont à traverser, obliquement aussi, notre atmosphère; ils échauffent dès lors très-peu le sol, et, commeles nuits sont longues, bien plus longues que les jours, la Terre perd par le rayonnement, pendant ces longues nuits, le peu de chaleur reçue pendant le jour ; le sol se refroidit donc rapidement, et, quoique nous nous trouvions en hiver plus près du Soleil qu'en été , nous avons froid, il gèle et il glace.

Il ne faut pas, au reste, ma sœur, t'imaginer

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que nous nous rapprochions de beaucoup du Soleil au mois de décembre. Ce rapprochement est fort peu de chose, eu égard à la distance immense où nous nous trouvons de notre centre d'attraction.

Je te prierai, à présent, de relire ton traité d'astronomie^ afin de t'assurer si tu avais bien compris l'explication palpable que je viens de te donner des causes auxquelles nous devons les variations des jours et des nuits, et les changements dans les saisons.