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2° Si l’on observe perpendiculairement aux lignes de force, chaque raie devient triple : les trois composantes sont polarisées rectilignement (fig. 88h); la direction des vibrations des deux composantes extrêmes est la mème et elle est perpendiculaire à la direction des vibrations de la composante centrale, direction qui est parallèle au champ (fig. 88c).

Dans le cas de l'observation parallèle aux lignes de force, le sens des vibrations circulaires dépend de la direction du champ, vers l’observateur ou en séns opposé.

S'il s’agit, comme le plus souvent dans le Soleil, d’un spectre d'absorption et non pas d’un spectre d'émission, les polarisations des composantes des doublets et triplets sont interverties. |

De toute façon, la séparation, c’est-à-dire l'écart maximum des composantes, est proportionnelle au champ magnétique. et aussi, dans une même série spectrale (1), au carré de la longueur d'onde de la raie étudiée.

Tout ce que nous venons de dire s'applique uniquement au cas le plus simple, dit «cas normal» du phénomène de Zeeman. En fait, celui-ci est la plupart du temps beaucoup plus compliqué : les doublets ou triplets deviennent des quartets, des sextuplets, des octets, etc., de polarisations plus ou moins complexes. Toutes Les raies spectrales ne sont du reste pas également sensibles au champ magnétique : les spectres de bandes, notamment, y sont particulièrement rebelles. :

De vastes recherches expérimentales ont été entreprises, dans Les divers laboratoires du monde, pour étudier, autant que faire se peut, toutes les raies des principaux éléments. On a réalisé dans ce but des champs magnétiques de puissances croissantes ; les plus intenses ne dépassaient guère, en 1913, 40.000 gauss ; MM. H. Deslandres et A. Perot (2), au cours de très belles expériences exécutées à l'Observatoire de Meudon, ont réussi en 1914 à atteindre 10.000 gauss.

(1) On sait, en effet, que les raies d’un même spectre peuvent, en général, se classer en séries régulières (Voir p. 490). (2) Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, t. 159, 1914, p. 438.

2, Exrémexce ve Haue. — Nous avons vu que les spectres des taches sont, comme celui de Fraunhofer, des spectres d’absorption, mais qu'on y constate de nombreux élargissements de raies et parfois des renversements (fig. 44, Chap. Il) : la raie sombre, dilatée, est alors interrompue en son milieu par une raie brillante. Ces singularités étaient longtemps restées énigmatiques : on les attribuait à des effets d’absorpüon qui, eux-mêmes, ne s’expliquaient pas toujours sans contradictions (1). M. G. E. Hale soupçonna, en 1908, dans ces raies anormales, des doublets ou des triplets dus à des champs magnétiques et que la dispersion insuffisante des appareils en service empêchait de voir nettement séparés.

Voici l'expérience qu'il imagina alors dans le but d'étudier

le phénomène (2) (fig. 89).

Spect Le à p S Dern Res cornes EE ! RER

Un puissant objectif O, précédé d'un cœlostat, donne dans

son plan focal F une image du Soleil de grandes dimensions,

image qu'on recueille sur la fente d'un spectroscope, mais après Jui avoir fait traverser successivement une lame quart d'onde L, suivie d'un nicol N orientable à volonté. Tel est l'appareil.

Supposons qu'on observe ainsi le spectre d'une tache centrale ; admettons que le champ magnétique à déceler soit normal à la surface solaire et dirigé vers l'observateur. Dans le cas des raies que nous avons appelées «normales », où doit s'attendre à voir un doublet à composantes polarisées circulairement en sens inverse.

Cela étant, la lame quart d'onde, par la différence de phase 1/4 qu'elle introduit entre les deux composantes rectilignes d’uue vibration circulaire, la transforme, comme

(4) Voir p. 153.

(2) Astrophysical Journal, t. XXVIIT, 1908, p. 315.

UV TE

on sait, en vibration rectiligne et les deux vibrations rectilignes ainsi engendrées sont perpendiculaires (1): OA (fig. 90) correspond par exemple à la composante de droite du doublet, OA à celle de gauche.

Le micol, à condition qu'on l’oriente convenablement, éteint alors à volonté soit OA, soit OA et le doublet (ou, si l'on préfère, la raie renversée) a ainsi une de ses moitiés sombres supprimée: celle de droite pour une position du nicol, celle de gauche pour la position perpendiculaire. — Si donc on photographie côte à côte, sur une même plaque, les deux spectres correspondant aux deux positions du nicol, la raie étudiée parait décalée d’un spectre à l’autre Fig, 90.

(fig. 91) et le décalage mesure l'intensité

du champ (2) : il suffit pour cela de le comparer à l'effet produit sur la même raie du même élément par des champs magnétiques connus.

Spectre sans nico/ n1 /4 d'onde

Spectre avec p1c0/ L'expérience à été tentée tout

cl /4 d'onde :

17 d'abord sur une belle tache centrale et elle a pleinement réussi.

Fig. 91. — Les champs observés attei-

gnent parfois 4.500 gauss, plus souvent 3.000 et ils sont en général supérieurs à 500.

Quand on regarde une tache du bord solaire, on se trouve

(1) Une vibration circulaire a pour composantes suivant Ox et Oy :

t ; = GICOS 27 (+ — +) TS (+ — +). La lame quart d’onde

transforme 7 en a cos 27 (+ — 9 ):de circulaire, la vibration devient

rectiligne et elle est représentée par OA, à 450 de Ox. Si le sens de la vibration circulaire initiale est inverse, la direction de la vibration rectiligne résullante est OA’ perpendiculaire à OA.

2) Afin d'accroître la précision, M. Hale emploie maintenantune lame quart d’onde composée, formée de bandes de mica accolées, d’axes tantôt dans un sens, tantôt dans le sens perpendiculaire : on oriente la lame de façon que les composantes cireulairement polarisées des raies spectrales soient allernativement retardées et accélérées. Les raies ont alors l'aspect de la figure 92, à droite.

dans le cas de l’observation perpendiculaire aux lignes de force ; la lame quart d'onde devient inutile et on reconnaît facilement les polarisations avec le nicol.

Dans la pratique, ainsi que nous le faisions prévoir tout à l’heure, les choses sont en général compliquées par les nombreuses particularités du phénomène de Zeeman lui-même. C'est ici que commence le rôle du physicien et des recherches de laboratoire sont nécessaires afin de reconnaitre. pour chaque raie du spectre des taches, quelle est au juste, en l'absence d'informations déjà publiées, la modification résultant du champ magnétique : aussi un laboratoire de physique très bien outillé est-il annexé dans ce but, à Pasadena, à l'Observatoire du Mont Wilson.

3. RÉSULTATS DES OBSERVATIONS RÉCENTES. — Depuis la découverte de M. Hale, un instrument extrêmement puissant a été

Fig. 92. — Raie du Zinc À 4680 observée au laboratoire avec une lame quart d'onde composée (v. p. 277 note 2) : normalement au champ, à 60°, puis parallèlement au champ.

mis en service (en 1912) au Mont Wilson, le 150 foot Tower Telescope. Cet appareil est formé d’une tour de 50 mètres de haut qui supporte à la fois l'objectif principal et un cœlostat renvoyant les rayons solaires dans une direction verticale ; le spectroscope, vertical lui aussi, est logé dans un puits de 27 mètres de profondeur : les rayons lumineux, après s’être dispersés, tournent de 180° et reviennent au niveau du sol où se trouve la plaque photographique. L'image focale a 42 centimètres de diamètre et, grâce à ses grandes dimensions, l'étude détaillée’ du phénomène à pu être activement

| voici (1) :

ses, plus elles correspondent à des couches

poursuivie. Elle a donné jusqu'à, présent les résultats que

Les champs magnétiques s'observent dans routes les taches, sans exception. Pour les petites taches, ils sont proportionnels à la surface de celles-ci; pour les grandes, il y a tendance vers un maximum de 3.500 à 4.500 gauss.

Les lignes de force sont assez voisines de la normale à la photosphère et font avec elle des angles compris entre 10° et 55° : c’est ce dont on se rend compte par les intensités relatives des composantes des doublets ou des triplets (fig. 92): La forme de ces lignes de force est à peu près celle de la figure $ ci-contre (fig. 93).

. Le champ magnétique semble ‘décroitre très vite à mesure qu'on s'élève au-dessus ….

; : ; Fig. 93. — Lignes de la photosphère. On sait en effet que plus 4» force du

les raies de Fraunhofer sont larges et diffu- champ d’une lache au voisinage de la sur-

…élevées de l’atmosphère solaire. Or, ce sont face solaire.

- seulement les raies fines dues à la couche

-renversante, toute voisine de la photosphère, qui révèlent de forts champs magnétiques.

IL arrive souvent (dans 60 0/0 des cas) d'observer des couples de taches voisines : les deux taches d’un couple sont alors à peu près invariablement (avec 4 0/0 d’exceptions) de polarités opposées. Sur les taches restantes, 30 0/0 qui semblent isolées sont en réalité suivies de trainées de facules ou de floceuli au milieu desquels apparaît, par intermittences, un embryon de tache de polarité contraire à celle de la tache principale.

Ceci fait pressentir l'existence de taches tout à fait invisibles 2). Ces dernières ne se manifestent que par leur champ magnétique — faible à la vérité (200 ou 300 gauss) — mais.

(1) G. E. Haue, The Depths of the Universe, 1924, p. 81 (New-York et Londres, Scribner).— G.E. Haze, F. EzLERMAN,S. B. Nicnozsox et A. H. Joy, Astrophysical Journal, t. XLIX, 1919. p. 153.

(2) G. E. Haze, Proceedings of the National Academy of Science (de Washington), t. 8, 1922, p. 168.

qui peut se mettre en évidence en faisant osciller rapidement devant la fente du spectroscope, la lame quart d'onde : un tremblement des raies étudiées décèle alors les emplacements de ces taches invisibles — tout comme le Blink-microseope décèle les mouvements propres des étoiles.

Les polarités des taches sont — chose remarquable — opposées dans les deux hémisphères Nord et Sud du Solàil. Et ce qui est encore plus curieux, c’est que ces polarités restent les mêmes durant toute la durée d’un cycle undécennal pour changer toutes à la fois au cycle suivant. Lors d’une époque de minimum, les taches du cycle en voie d’extinction dans les basses latitudes ont, dans un hémisphère

Latituyoe

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