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Observations sur quelques phénomènes d'optique et en particulier sur certaines aurores boréales, par M. Alex, Twihikg (Amer. Journ. ofscien. et arts, juillet 1837, et Bibl. Univers., oct. 1837.)

Les physiciens ne sont point d'accord sur la hauteur au-dessus de la terre , qu'il convient d'assigner au phénomène connu sous le nom d'aurore boréale ; on peut même affirmer que les données manquent jusqu'ici pour déterminer, d'une manière satisfaisante , si l'aurore boréale appartient à la classe des phénomènes atmosphériques , ou bien , si elle n'a pas souvent lieu au-dessus des limites de l'atmosphère terrestre. Une série d'observations si* multanées, faites pendant le voyage du capitaine Franklin, n'ont donné que six à sept mille anglais d'élévation au-dessus de la terre pour les points de l'aurore boréale qui étaient observés* D'un autre côte , M. Dalton a calculé à la hauteur d'environ cent milles, le sommet de l'arc d'une aurore boréale observée à la fois à Manchester et à Edimbourg. Nous allons rendre compte de trois observations de M. Ttcining, qui paraîtraient confirmer l'opinion de M. Dalton, savoir, que les aurores boréales sont produites, sinon dans un vide complet, au moins dans les régions tout- à- fait supérieures de l'atmosphère. Nous laisserons parler l'auteur.

Première observation. — «Le 10 décembre 1835, me trouvant au village de New-Britain, éloigné de 26 milles de la ville de New-Haven, j'observai pendant plus d'une heure une aurore boréale d'une apparence assez singulière. Au commencement de mon observation , à 8 1/2 heures du soir, l'aurore , qui présentait l'aspect d'une nuée lumineuse (auroral cloua), se trouvait située à environ 25° à l'est, et à une hauteur moyenne de 11°; cette hauteur n'a varié que de 9° pendant toute la période de mon observation , quoique pendant le même espace de temps , la nuée se soit portée de plus de 20° du côté de l'ouest. Au commencement de l'observation , la nuée occupait un espace horizontal d'environ 16°, sur 4° seulement de largeur verticale; le

bord supérieur était de forme irrégulière : en tout elle présentait l'apparence d'une demi-ellipse de forme très-excentrique. La nuée était terminée dans sa partie inférieure par une ligne parfaitement bien définie, qui se trouvait plus élevée d'environ 3° à son extrémité occidentale qu'à celle qui lui était opposée. Cette ligne a paru se rapprocher de la position horizontale à mesure que la nuée lumineuse s'avançait du côté de l'ouest. La lueur disparaissait quelquefois pendant un intervalle de une à trois minutes , et reparaissait subitement de nouveau. Vers la fin de l'observation, la nuée occupait un espace horizontal de près de 33°; sa largeur verticale n'avait pas varié. Elle disparut assez subitement à dix heures moins un quart , la hauteur de sa partie inférieure étant à cette époque de 19° et 1/2. »

En arrivant le lendemain à New-Haven, l'auteur apprit que le même phénomène y avait été observé par plusieurs personnes, et en particulier, par M. Stanley, professeur de mathématiques au collège de Yale, par M. Herrick, et par un autre membre de ce même collège. La comparaison des détails de ces trois observations ne lui a laissé aucun doute sur l'identité des phénomènes observés. Plusieurs circonstances favorables se sont trouvées d'ailleurs réunies pour lui donner l'espoir d'arriver à un résultat passablement exact. Ainsi : 1° il n'y avait aucune autre lueur visible dans toute l'étendue du ciel; 2° les deux stations, éloignées l'une de l'autre de 26 milles , se trouvaient à peu près en ligne droite avec la nuée lumineuse; 3° le bord inférieur de la nuée étant terminé par une ligne nettement définie, il était facile de déterminer avec précision sa position par rapport à une étoile fixe , Y alpha droconis, qui ne s'en trouvait éloignée que de 2 à 3 degrés; 4° enfin , le mouvement de la nuée lumineuse ayant eu lieu dans le sens horizontal , et sa hauteur n'ayant presque pas varié pendant toute la durée de l'observation , une erreur de quelques minutes dans le temps , n'était pas de nature à affecter, d'une manière sensible, l'exactitude du résultat.

L'auteur ayant d'abord comparé ses observations, faites à New-Britain , à 9 heures et 15 minutes , avec celles de M. Herrick faites au même moment à New-Haven , il s'est trouvé que

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la distance du bord inférieur de la nuée lumineuse a rétoile Alpha draconis avait paru la même aux deux observateurs. Ce résultat indique l'absence d'une parallaxe assez considérable pour pouvoir être appréciée par ce genre d'observation , c'est-àdire, de plus de demi à un degré.

Les observations du professeur Stanley ont eu lieu à 9 heures 40 minutes. Le phénomène, tel qu'il l'a observé à cette époque, était à peu près identique , quant a retendue et quant à la position, avec l'observation faite par l'auteur à New-Haven, saur que la distance du bord inférieur de la nuée de l'étoile Alpha draconis a paru au premier observateur de 1° 46' et au second de 3°, indiquant ainsi une parallaxe de 1°20'. — L'auteur n'entre pas dans les détails des résultats obtenus par le troisième observateur : il se borne à dire qu'ils s'accordent d'une manière frappante avec ceux qu'on vient de citer.

Avant de rendre compte des résultats qu'on peut déduire de ces observations, l'auteur fait remarquer que son intention n'a pas été de déterminer d'une manière précise la distance de l'aurore boréale, mais seulement de faire voir que le phénomène s'est passé , sinon dans l'espace vide , au moins dans les régions tout-à-fait supérieures de l'atmosphère. On se rappelle, en effet , que la comparaison des observations de MM. Twining et Stanley donnait une parallaxe de 1°20' entre les deux stations , éloignées de 26 milles l'une de l'autre. L'auteur, en admettant la possibilité d'une erreur de 1° à 1°30' dans une observation de cette nature, suppose, dans son calcul f que la parallaxe est de 3°* Dans ce cas , la hauteur de la nuée lumineuse, vue de la station de New-Britain , était estimée à 19" £, l'auteur trouve que sa distance en ligne droite de New-Haven était de 141 milles , et son élévation au-dessus de la terre de 42 milles et un tiers. Cette élévation est la plus petite qu'on puisse assigner au phénomène. En supposant les observations exemptes d'erreur, elle serait, comme le remarque l'auteur, trois à quatre fois aussi considérable.

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Seconde observation. Aurore boréale d'août 1836.

L'auteur rend compte d'une seconde aurore boréale qui s'est présentée sous la forme d'un arc lumineux , qu'il a eu occasion d'observer le 12 août 1836, simultanément avec M. Olmsted, professeur au collège de Yale, à New-Haven. Il se trouvait luimême à la station de Old field point dans Long-Island , à 22 milles au sud-ouest de New-Haven. La parallaxe observée dans ce cas , a été d'abord de 19° 40', ce qui donnerait une élévation de 60 milles au-dessus de la terre. Une chose singulière , c'est que cette parallaxe a paru constamment diminuer pendant la durée du phénomène , et que le sommet de l'arc lumineux , qui, aux yeux de M. Olmsted, semblait stationnaire , avait paru à Fauteur s'avancer constamment du côté du sud. Cette difficulté apparente ne peut s'expliquer qu'en admettant que l'arc lumineux était doué d'un mouvement ascendant très-rapide, et d'une nature telle , que le sommet de l'arc coïncidant constamment avec la ligne visuelle de M. Olmsted , le phénomène devait lui paraître stationnaire, tandis qu'il paraissait à l'auteur , par suite de sa position oblique , se mouvoir constamment du côté du sud. L'effet de ce mouvement a été de réduire peu à peu la parallaxe observée à 8°4B', ce qui donne à l'arc lumineux une élévation de 144 milles et demi. Ces observations, qui ne peuvent être regardées, de l'aveu même de l'auteur, que comme des approximations, suffisent cependant pour démontrer que le phénomène a dû se passer à une hauteur égale ou supérieure aux dernières limites de notre atmosphère.

Troisième observation. Aurore boréale de mai 1836.

M. Twining n'ayant pas été lui-même témoin du phénomène, a dû se contenter de la comparaison des observations faites à New-Haven par M. Olmsted , et de celles faites simultanément à Hartford par M. Ellsworth , membre du collège de Yale , et à Meriden par H. Allen , ingénieur. II. résulte, du calcul de ces

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diverses observations , que le phénomène n'a pu te passer à une distance de moins de 100 railles de la surface de la terre ; d'après l'opinion du professeur Olmsted, cette distance a dû être d'environ 160 milles.

L'auteur, en terminant son mémoire, donne la descriptiou suivante d'un halo, dont il a été lui-même témoin.

« La matinée du 5 janvier 1835 était excessivement froide, le thermomètre ayant été , au lever du soleil , à 16° au-dessous de zéro, soit 38° Réaumur (f . A 8 heures 3/4 , je remarquai que l'atmosphère était chargée de petites aiguilles de glace , qui se déposaient sous forme de givre sur les arbres et autres objets environnans. Le temps était parfaitement calme. En regardant du côté du soleil, je m'aperçus que cet astre était environné d'un halo , dont il paraissait être le centre. Le cercle du halo , qu'on aurait pu prendre pour une suite de colonnes posées verticalement les unes à côté des autres, étaient de forme prismatique , la couleur du cercle extérieur était violette, et celle du cercle intérieur rouge. Le diamètre du halo, mesuré approximativement était de 45<>. il y avait, en outre, une colonne lumineuse de forme non prismatique, ayant à peu près le même diamètre que le soleil , et qui , partant de cet astre , paraissait s'abaisser verticalement jusqu'à l'horizon , ou plutôt jusqu'à la surface de la rivière qui était de 200 pieds au-dessous de moi et à la distance d'un quart de mille. Cette colonne lumineuse était d'une couleur pâle et crépusculaire, comme l'était au reste le halo lui même. L'atmosphère conserva jusqu'au soir un aspect vaporeux, tel qu'on le remarque quelquefois dans l'Inde par une journée d'été : cette apparence ne provenait pas de la présence du givre dans l'atmosphère , puisqu'elle a continué à se manifester longtemps après qu'il se fut complètement déposé. A 9 heures et â& minutes, le diamètre du halo n'avait pas varié, étant toujours de 45<>. Quelque temps après il disparut subitement, quoi-

') L'auteur dit 16° au-dessous de séro , sans indiquer l'échelle qu'il emploie. H ous présumons cependant que c'est l'échelle de Fahrenheit.

que les petites aiguilles de glace fussent toujours présentes dans l'atmosphère. »

(Extrait du n° 22 des Comptes-rendus, 27 novembre 1837)» Aurore boréale.

M. Bérard, capitaine de corvette, mande de Montpellier, à M, Arago, que dans la nuit du 12 novembre, il a observé une aurore boréale depuis 9 heures jusqu'à 9 heures et demie.

Quand l'arc se forma , sa partie supérieure , à peine distincte v parut être à 20 ou 25° de hauteur. M. Bérard jugea que cette partie culminante était dans le méridien terrestre et non dans le méridien magnétique. C'est une anomalie sur laquelle de plus amples renseignemens seront demandés à M. Bèrard.

M. Yvon écrit qu'il a vu l'aurore boréale du 12, à Vendôme,

M. Chassinat, docteur en médecine, l'observait en mer, entre Gênes et Livourne.

M. De Nervaux apercevait un phénomène du même genre la nuit suivante (dans la nuit du 14 au 15), à Jambles, près Givry, Saône-et- Loire, vers 9 heures du soir. Cette aurore jetait dans l'espace sept magnifiques rayons.

Observation. La même aurore boréale du 12 novembre a été aperçue à Bruxelles , vers 9 heures 3/4 du soir, et a été visible pendant une demi-heure environ. L'observation des étoiles filantes , qui a été entravée par la présence de nuages pendant cette nuit et les suivantes, n'a présenté aucune circonstance remarquable. Dans la nuit du 12 au 13, on n'a vu qu'un seul de ces météores.

Note sur P irradiation , par M. Plateau. (Extrait du n° 8 des Bulletins de l'Académie royale de Bruxelles 9 1837).

Le but que je me suis proposé dans ce mémoire, est de faire disparaître les incertitudes qui régnent encore aujourd'hui parmi les astronomes et les physiciens sur l'existence même de;

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l'irradiation , et d'examiner d'un peu plus près qu'un ne Ta fait jusqu'à présent les causes du phénomène, son influence dans les observations astronomiques, et les lois auxquelles il est soumis a

L'irradiation est le phénomène en vertu duquel un objet lumineux environné d'un espace obscur, paraît plus ou moins amplifié. On en cite ordinairement comme exemple , l'apparence que manifeste la lune lorsque cet astre se montre sous la forme d'un croissant, et laisse distinguer en même temps le reste de son disque, faiblement éclairé par la lumière cendrée : le contour extérieur de la partie lumineuse semble présenter alors une forte saillie sur celui de la partie obscure ; en d'autres termes , le croissant paraît faire partie d'un disque très-sensiblement plus grand que celui auquel appartient le reste de l'astre.

Cet empiétement apparent du bord d'un objet lumineux sur l'espace obscur qui l'entoure, entraîne une illusion opposée pour un objet obscur projeté sur un champ lumineux. Les dimensions de cet objet paraissent alors diminuées : car l'irradiation produite le long de son contour par le champ lumineux environnant, s'étend en dedans de ce contour.

Il est inutile d'insister sur l'importance de l'irradiation en astronomie. Une illusion qui tend à accroître les dimensions apparentes des objets lumineux projetés sur un fond obscur, et à diminuer celles des objets obscurs projetés sur un champ lumineux , semble devoir exercer une influence plus ou moins prononcée sur toutes les observations qui auront pour objet la mesure des diamètres apparens des corps célestes , les éclipses % les passages des planètes devant le soleil , etc. Aussi le phénomène a-t-il exercé particulièrement la sagacité des astronomes; mais ce qu'il y a de singulier, c'est que les observations présentent à cet égard la plus grande divergence. Les unes semblent indiquer une influence notable de l'irradiation , les autres paraissent complètement exemptes des erreurs qu'elle entraîne. De là aussi une divergence d'opinion parmi les astronomes, relativement à l'existence même du phénomène , les uns admettant cette existence, les autres la révoquant en doute. Il est

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donc important de chercher la vérité au milieu de ces incertitudes , et de déterminer les causes qui ont dû les faire naître « J'établis , je pense , d'une manière incontestable , que l'irradiation existe réellement, que c'est l'un des phénomènes de vision lesplu8 faciles à constater, et que si 9 dans les observations faites à travers les instruirons astronomiques , elle a quelquefois cessé de manifester son influence, cela tient à des causes dont on peut se rendre compte.

» D'un autre côté , plusieurs théories ont été successivement proposées pour expliquer la cause de l'irradiation. L'une de ces théories, quoique très-ancienne, est encore adoptée en général aujourd'hui* Elle consiste à admettre que l'impression produite au fond de l'œil par un objet lumineux , se propage sur la rétine jusqu'à une petite distance tout autour de l'espace directement excité par la lumière r de sorte que la sensation totale correspond alors à une image un peu plus grande que la véritable* Cette théorie si simple a cependant trouvé des adversaires , et tout récemment une explication différente a été mise en avant. J'examine les diverses hypothèses proposées, et je tâche d'appuyer de nouvelles preuves , celle dont je viens de rappeler le principe.

» Enfin le phénomène est régi par des lois remarquables , et qui peuvent conduire à des procédés propres à garantir les observations de son influence. Outre les lois déjà connues, l'expérience m'a conduit à en admettre de nouvelles. J'examine les unes et les autres sous le point de vue théorique , et j'indique des procédés simples pour les constater.

i» Les résultats principaux de mes recherches peuvent se résumer de la manière suivante :

1° L'irradiation oculaire est sensible à toutes les distances, depuis un éloignement quelconque , jusqu'à la plus courte distance delà vision distincte,

2° L'irradiation oculaire augmente avec la durée de la contemplation de l'objet.

3° Deux irradiations oculaires voisines qui tendent à s'exercer en sens contraire et à empiéter l'une sur l'autre , se détruisent

mutuellement et d'une manière d'autant plus complète qu'elles sont plus rapprochées.

4° L'irradiation oculaire varie considérablement d'une personne à une autre.

8° Dans les observations faites à travers les lunettes astronomiques, la partie de V erreur totale qui provient de V irradiation oculaire dépend du grossissement , de V éclat de V image , et de la sensibilité plus ou moins grande de l'œil de l'observateur pour l'irradiation.

6° Cette partie de l'erreur totale s'évanouit nécessairement dans les observations où l'on emploie un micromètre à double image.

7° La partie de l'erreur totale due aux aberrations de la lunette varie nécessairement avec les différons instrumens; mais, pour une même lunette, elle peut être considérée comme constante, c'està-dire indépendante du grossissement»

8° L'irradiation dans les lunettes , ou l'erreur totale provenant de l'irradiation oculaire et des aberrations de l'instrument, est nécessairement variable puisqu'elle dépend d'èlèmens variables.