CHAPITRE XX

FIGURE DES COMÈTES. — FORCE RÉPULSIVE

Bien que ]a chaleur solaire joue un rôle considérable dans la production de ces phénomènes, ils rentrent néanmoins dans le do- 'ïiaîne de la Mécanique, et leur intérêt principal consiste en ce qu'ils nous révèlent, dans les espaces célestes, l'action d'une force complètement différente de l'attraction newtonienne.

A^oicî, en peu de mots, la succession des phénomènes. Lorsqu'on découvre une comète encore fort éloignée du Soleil (à la distance 3 ^u 4), elle apparaît comme une tache ronde, d'un très faible éclat, ^'^ tout semblable à ces nombreuses nébuleuses télescopiques dont ■^ ciel est parsemé. La figure ronde indique que les matériaux très ^^res dont l'atmosphère de la comète est constituée n'obéissent ^u'^à l'action du noyau ; les couches de niveau dont l'astre est formé '^ Ont pas encore été déformées par l'action des forces extérieures. Il y a^ deux points à noter ici : i" les plus petites étoiles se voient à ^ï^aTcrs cette nébulosité presque sans affaiblissement, malgré son ^^orme épaisseur; 2** elles n'y subissent aucune réfraction appré- ^îiible.

On vient d'assimiler celte nébulosité sphérique à une atmo- ^plière : c'est qu'au bout de quelques jours on voit poindre en son ^^nlre un noyau brillant, lequel possède une masse et une den- ^* •-€ énormément supérieuresàcellesde l'enveloppe nébuleuse. Mais, ^ ïuesure que la comète se rapproche du Soleil, des signes de ^^ formation commencent à se montrer. Le noyau prend une ï^^^sition de plus en plus excentrique, en même temps que la ^•g^ure de l'atmosphère s'allonge dans la direction du rayon vecteur. *^*ïfin la comète se met à fuser; une queue se dessine à l'oppo- ^^t^ du Soleil. Quand on parvient à mieux distinguer ce qui se ï^^sse autour du noyau, on voit que la comète fuse aux deux

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bouls » la fois, par la formation d'une queue à l'opposé du Solril. et, du côté de-cet astre, par l'upparition d'aigrettes brillanies doM la matière marche d'abord vers le. Soleil, puis s'arrête et finit jHt

rebrousser chemin pour aller en arrière rejoii

idre les raatéiù»

de la queue. Les deux, figures suivantes de la tête de la comète de i86a représentent cette aigrette le aa et le a3 août (d'après It P. Secchi).

(^es pliéiioiiiénes se [Missent sur une ùchdlc gigantesque; il ^ » des queues de ^o, 3o. 4<>< (^'* millions de lîcucs de longueur et plus, qui se forment ainsi à l'opposite du Soleil. Ces queues, Ungcntes à l'origine au ravon vecteur du no^au, sont recourbée* en

rrière. du coté d'où vient la c

uète. [..eui

■clal, assez vil

presU

novan, va en diminuant vers l'extrémité; là il se perd pour ainiii dire dans le fond noir du ciel, La largeur de ces queues va aus^i en augmentant vers l'exlrémilé. Knfin elles sont phites el contenu» tout enlières (sauf Tépaisseur) dans le plan de l'orbite, en sorte que, pour un observateur placé dans ce plan, ou à peu près, ces queues paraissent droites el minces.

Voici une figure de hi grande comète de i8JS avec ses deui. queues (comèle de Donati).

Quant au novau, seul point que les astninomcs observent, il obéit à la loi de l'HlIraction newtonicnne et décrit son orbite su»

lui, OU du moins à rinlérJeur de sa sphère d'attraction, en sorte que les matériaux qui sont soumis à ces deux forces ne sont plus retenus par le coqps considéré.

Le phénomène des marées est un cas très particulier de celle question. L'attraction du Soleil ou de la Lune tend à déformer, à allonger la surface des fluides qui recouvrent la Terre, dans le sens de la droite qui unit les deux astres. Si Ton diminuait progressivement, par la pensée, la masse de la Terre, cette déformation se prononcerait de plus en plus; la surface limite, en se rétrécissant, finirait par laisser en dehors d'elle une partie de Tenveloppe fluide, qui cesserait dès lors d'appartenir à la Terre.

On comprend donc que l'action d'une masse puissante, comme celle du Soleil, tende à décomposer les corps d'une masse très faible qui s'approchent de lui, surtout si ces corps occupent un volume considérable, sans cesse accru d'ailleurs par la chaleur croissante qu'ils reçoivent du Soleil.

Considérons maintenant une comète décrivant autour du Soleil une orbite parabolique. Tant qu'elle sera très loin du Soleil, la sphère d*altraction sera très étendue. L'action perturbatrice du Soleil n'étant que la diflerence de ses attractions sur la masse entière qu'on peut supposer réunie au centre du noyau, -et sur les parties plus ou moins éloignées, cette force sera inversement proportionnelle au cube de la distance de Tastre et en raison dir.'Cte du rayon de Taslrc considéré. Elle augmentera donc très rapicjfmenl à mesure que ce dernier se rapprochera du Soleil. Alors certaines parties de cette comète, en avant et en arrière du novau, cesseront de lui appartenir et s'en écarteront peu à peu sous forme d'aigrettes ou de secteurs luinineiiv; mais comme ces matériaux participaient à sa \itesse de translation, ils poursuivront leur marche dans la même orbite, à peu près, aNcc des vitesses peu dillérentes; leur écartement ira en augmentant; ils tendront à se disséminer tout du long de celte courbe. C'est là le phénomène auquel on attribue la dissolution progressive de certaines comètes et leur transformation en un essaim de plus en plus allongé de corpuscules. Quelquesuns de ces essaims coupent Torbite de la Terre, viennent la heurter et s'enflamment dans son atmosphère.

FIGURE DES COMÈTES. — FORCE RÉPULSIVE. igi

Impossibilité d'expliquer les queues par la seule attraction.

Il n'entre là que le jeu ordinaire de raltractlon et il a été étudié aussi coniplctement que possible par M. Roche (voir les Eléments de Mécanique céleste de M. Resal, p. 203 et suiv.). Mais les comètes présentent en outre un phénomène entièrement différent, à savoir la formation de la queue qui se prolonge, non pas sur Torbite, mais au dehors, dans le sens du rayon vecteur et à Topposite du Soleil. Ily a là rindlcatlon d'une force bien différente de Taltractlon, car, on vient de le voir, les attractions combinées du Soleil et de la comète ne sauraient donner naissance à de tels phénomènes. Cette force, nécessairement émanée du Soleil, est répulsive.

Caractères de la force répulsive.

Quelle différence y a-t-11 entre ce noyau qui tombe parabollquemenl vers le Soleil, et ces nébulosités qui fuient au contraire le Soleil avec une rapidité si frappante? La voici : ces nébulosités sont d'une ténuité, d'une rareté Inimaginables; le noyau, au contraire, est relativement très dense et renferme à lui seul presque toute la masse de la comète. La force répulsive que le Soleil exerce visiblement sur ces nébulosités n'est donc pas proportionnelle aux masses, mais aux surfaces. C'est une foroe analogue aux forces physiques de l'électricité et de la clialeur, aux actions mécaniques que lèvent, l'eau, etc., produisent sur nous par Impulsion. Elle ne s'exercera donc pas à travers toute matière, comme l'attraction, mais elle sera arrêtée par l'interposition d'un écran matériel quelconque. Elle ne se propagera pas Instantanément comme l'attraction, mais successivement comme le vent, la lumière, l'électricité, la chaleur. Enfin elle n'imprimera pas la même accélération à toutes les particules de matière, comme l'attraction; son effet variera avec leur densité. Au lieu de faire mouvoir du même mouvement les corps massifs et les corps légers, elle les triera par ordre de densités et chassera plus loin les moins denses. Si, comme il est naturel de le penser, l'action de cette force varie en raison inverse du carré de la distance, son effet sur un corps sera dû à la simple différence entre elle et l'attraction, différence qui sera tantôt positive, vers le Soleil, ou négative à l'opposite.

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suivant qu^elle sera moindre ou plus forte. L'orbite décrite sera donc une branche d^hN-perbole tournant sa concavité vers le Soleil dans le premier cas, et sa convexité dans le second (p. 120). Dans les deux cas, le Soleil sera au fover.

Examinons maintenant les conséquences et voyons si elles s'accordent avec les faits. Soient A, B, C, D, E (^fig* 3") les positions successives du noyau sur sa trajectoire autour du Soleil S. Une molécule, cessant en A de faire corps avec le noyau et placée en dehors de la sphère d'attraction est repoussée par le Soleil avec one force HO — [jl, H étant un coeflicient relatif à la densité et à U figure des particules cométaires. En vertu de sa vitesse actuelle, égale à celle de la comète, et de cette force répulsive, elle décrira une trajectoire hyperbolique (nous négligeons l'attraction

du noyau) Aa. La relation V = -; (p. 1 i5),qui s*appliqueaai

forces centrales quelconques, montre que Taire décrite en un temps

donné par le rayon vecteur de celle molécule sera la même que Taire décrite par le rayon vecteur SA du noyau, car V, r et i sont les mêmes à Torigine, en A. Lorsque le noyau sçra parvenu en E, la molécule considérée sera venue en a de manière que le secteur hyperbolique AS^ soit équivalent au secteur parabolique ASE, et comme le point a se meut en dehors de la courbe AD, il se trouvera, à Tiuslant considéré, en arrière du ravon vecteur SE. U en sera de même des molécules abandonnées par la comète en B, C, D, pourvu qu'on les prenne dans les mêmes circonstances de situation que la molécule a. Au moment où la comète sera en E, ces molécules se trouveront en b, c^d, .,, toutes en arrière du ravon vecteur,el leurensemble, à cet instant, dessinera une ligne Et/c 6a dont

FIGURE DBS COMETES. — FORCE REPULSIVE.

la convexité fera face à la région vers laquelle se meut la comète. Si le point D était infîniment rapproché du point E, les aires triangulaires SDd, SDË étant égales, l'élément de courbe £^ devra être parallèle à SD, et, comme Tangle DSE est supposé ifiGniment petit, la courbe de la queue sera tangente, à Torigine, au ravon vecteur SE.

Si, au lieu d'une molécule, on considère l'ensemble de celles qui cf uittent le novau en A, cet ensemble voyagera sur des trajectoires très voisines de Aa, les premières se séparant de plus en plus de celles qui sont en arrière; cette sorte de bouffée de nébulosités s^allongera de plus en plus et viendra occuper en a un espace beaucoup plus grand qu'en A, surtout dans le sens de la marche. Celte bouffée ira donc en se raréfiant, en diminuant d'éclat, et finira bientôt par disparaître à nos yeux. Ainsi la queue d'une comète, enveloppe des positions de toutes ces bouffées successivement enlevées de la tête, doit aller en s'élargissant et en s'affaiblissant à partir du noyau.

Si parmi les molécules émises en A, B, C, D, ..., il s'en trouve de densités différentes, les plus légères, plus vivement repoussées que les autres, décriront des hyperboles plus caractérisées avec une accélération plus rapide. Un triage aura donc lieu ; les plus

Fig. 38.

légères, les moins lumineuses par conséquent, puisqu'elles ne se

voient que par la lumière qu'elles réfléchissent, iront former, entre

]e rayon vecteur SEE' et la première queue, une seconde queue