INFLUENCE DE LA COMPOSITION DE L'ATMOSPHÈRE. — Si l’atmo

sphère terrestre a les effets que nous avons énumérés et

(1) Loc. cit., p. 309. Et aussi Annals of the Astrophysical Observatory of the Smithsonian Institution, vol. 1V,1922, p. 25.

(2) Voir plus loin, p. 317. — L’albedo terrestre indiqué ici est celui de M. Abbot.

(3) Voir p. 192.

(4) M. P. Rupzxi, Physik der Erde, Leipzig, Tauchnitz, 1911, p. 564.

dont les principaux sont dus à.son absorption sélective (1), e’est à sa composition qu’elle le doit. ;

La Vapeur d'Eau possède par exemple d’épaisses bandes d'absorption dans l’infra-rouge : aussi est-ce quand l’air est sec qu'il gèle le plus fort, car Le sol rayonne alors vers l’espace céleste les:radiations obscures que l’air aurait absorbées par temps humide. Les fluctuations de l'humidité de l'atmosphère sont donc très susceptibles de modifier grandement les températures

L’Acide Carbonique à une influence analogue : ce que l'air en contient suffit à absorber (2) 18,7 0/0 de la chaleur émise par le sol S. Arrhénius (3) a calculé que, si ce gaz était par exemple deux fois plus abondant, la température moyenne du globe s’élèverait d’une façon assez considérable pour rendre compte dans le passé de la période carbonifère : il se pourrait même, selon lui, que les diverses périodes glaciaires aient eu des causes de ce genre. Comme l'industrie moderne produit annuellement une quantité d'acide carbonique que l'on à évaluée à 3.700:000.000 tonnes, soit 1/800° du montant total, on entreverrait là une possibilité nullement négligeable de changements de climat d’ici quelques siècles.

Mais il faut avouer que ces calculs, surtout quand on veut les préciser, ont un caractère assez spéculatif. L’absorption n’est pas proportionnelle à la quantité d’acide carbonique contenue dans l'air; elle croit plus lentement qu'elle : quand la teneur croît de 100 0/0, l'absorption n’augmente que de 10 0/0. De plus, on l'a vu, l'acide carbonique n'est pas seul à agir. MM. Abbot et Fowle (4) ont montré que la vapeur d’eau pouvait masquer complètement son influence, d’abord parce

(1) L’absorption générale, non sélective, résulte de la diffusion moléculaire, c'est-à dire du phénomène étudié par Lord RayzeiGn, qui rend compte de la couleur bleue du Ciel.

(2) D'après Rugens et LADENBURG.

(3) Lehrbuch der kosmischen Physik, Leipzig, S. Hirzel, 4903, pp. 503 etess.

(4) Annals of the Astrophysical Observatory of the Smithsonian Institution, vol. Il, 1908, p. 172.

312 COURS D'ASTHONOMIE

qu'il y en abien davantage, mais surtout en raison de ce que ses bandes d'absorption infra-rouges ont sensiblement la même position que celles de l'acide carbonique. Si donc l'origine en partie industrielle du gaz carbonique attire à bon. droit sur lui l'attention, il semble plus vraisemblable que l'influence de la vapeur d'eau, en ce qui concerne les périodes géologiques, ait été prépondérante.

s CHAPITRE II

1. Données GÉNÉRALES. — La Lune, notre unique satellite, est de beaucoup notre plus proche voisine. Sa distance moyenne à la Terre n’est que de 60,2 rayons terrestres ; la durée de sa révolution sidérale de 27 j. 7 h. 43 m.: l’orbite qu’elle décrit à une excentricité moyenne de 0,055 et une inclinaison moyenne sur l'écliptique de 5°9/.

Le diamètre de la Lune est 0,273 de celui de ia Terre; mais sa masse n’est que le 1/81° de la sienne. Sa densité par rapport à l’eau est donc 3,33, soit 0,61 de la densité terrestre. Enfin la pesanteur lunaire à la surface ne vaut que le 1/6 de la nôtre.

On sait que la Lune nous tourne toujours la même face : la libration permet cependant, par la légère oscillation qu'elle lui imprime, d’en voir un peu plus de la moitié A1 0/0 seulement de la surface lunaire nous sont ainsi invisibles et le resteront vraisemblablement toujours.

2. RARETÉ EXCESSIVE DE L'ATMOSPHÈRE LUNAIRE. — [l n'est pas du tout certain que la Lune ait /a moindre atmosphère. Mais, à supposer qu'elle en possède une, la densité de celle-ci ne dépasse sérement pas le 1/750 de celle de la Terre (1), ce qui correspond à une pression d'environ 1 millimètre de mercure. Cette limite est un maximum; les raisons qui la justifient ne laissent guère place au doute. Voici les principales :

1° Le bord de la Lune, vu à la lunette, est absolument net, sans distorsion ni estompage, et il en est de même aux

(1) P. Puiseux, La Terre et la Lune, Paris, Gauthier Villars, 1908, p. 104. ‘

éclipses de Soleil, quand le disque lunaire se détache sur une surface brillamment éclairée.

2° Lors des occultations, quand une étoile vient à passer derrière la Lune, elle disparaît brusquement, sans s’affaiblir ni changer de spectre, alors que le moindre effet d'absorption rendrait la disparition graduelle.

Les occultations devraient de plus, si la Lune avait une atmosphère, nous paraitre plus courtes, par suite de la réfraction. Certaines observations de Greenwich montrent, il est vrai, des écarts atteignant 2 sec. ; ceux-ci sont explicables en majeure partie par les phénomènes d'irradiation qui, en faisant paraître un corps brillant toujours un peu trop grand, conduisent à majorer quelqué peu le diamètre apparent de la Lune. De toute facon d’ailleurs, les 2 secondes cidessus ne correspondraient qu'à une densité de l’atmosphère lunaire inférieure au 1/2000 de la nôtre (1).

3° Le spectre de la Lune est absolument le même (2) que celui du Soleil : on n’y trouve pas la moindre trace d’absorption sélective (ou autre, füt-elle due à la réflexion de la lumière du Soleil sur le sol de l’astre).

Il ne peut donc pas y avoir d'eau sur la Lune : autrement il s’y formerait une atmosphère de vapeur d’eau. Peut-être y trouverait-on de la neige, soit de la neige ordinaire, soit des gaz solidifiés (3) : mais rien ne le fait supposer et ce n’est même pas vraisemblable.

Pourquoi la Lune n’a-t-elle pour ainsi dire pas d’atmosphère ? Peut-être n’en a-t-elle jamais eu. Peut-être Les gaz qui la constituaient se sont-ils jadis combinés chimiquement avec les autres éléments de la surface ou ont-ils été absorbés par elle lors du refroidissement. Mais il est infiniment probable que la Lune à dû perdre l'atmosphère qu’elle a pu posséder, molécule par molécule, en vertu du phénomène sur lequel

(1) Les observations de G. G. Comsrock (Astrophysical Journal,t. VI, 1897, p. 422), donnent même 1/5000e.

(2) J. Scneiner, Populäre Astrophysik, Leipzig, Teubner, 1908,

(3) Le faible pouvoir réflecteur de la surface lunaire (voir $ 6) rend d’ailleurs cette hypothèse très aventurée.

Johnstone Stoney a attiré l’attention et dont nous avons déjà parlé (1). |

La vitesse critique, pour läquelle un projectile lancé de bas en haut ne retombe plus, est 5 fois moindre pour la Lune que pour la Terre. À température égale, la densité des gaz retenus doit y être 25 fois plus forte. La Lune se trouve donc, vis-à-vis de l’Oxygène et de l’Azote, dans la même situation que la Terre vis-à-vis de l'Hydrogène. Or notre atmosphère ne contient presque pas d’Iydrogène et le calcul montre que les pertes ainsi dues aux vitesses moléculaires sont, toutes . choses égales par ailleurs, des millions de fois (2) plus rapides sur la Lune que sur la Terre. Avec cela l’évaporation moléculaire (proportionnelle à la racine carrée de la température absolue) doit y être d’autant plus active que le sol s’y trouve, durant le Jour lunaire, comme nous le verrons, à une température très élevée.

3. LUMIÈRE ET CHALEUR QUE NOUS ENVOIE LA Lune. — Les distances moyennes de la Terre et de la Lune au Soleil étant les mêmes, les quantités moyennes de lumière ou de chaleur qu'elles reçoivent de lui sont identiques.

L'énergie rayonnante que nous renvoie la Lune dépend 1° de la quantité d'énergie qu’elle reçoit du Soleil, 2° de la fraction de celle-ci que le sol lunaire réfléchit, 3° de la distance de la Lune à la Terre et 4° de la phase.

Les recherches récentes (3) ont révélé que 20 0/0 seulement (environ) du rayonnement thermique lunaire émanent directement du Soleil; le reste, soit 80 0/0, provient du sol lunaire échauffé par les rayons solaires ou de l'énergie calorifique interne de notre satellite.

Le chiffre le plus généralement admis comme rapport de l'intensité de la lumière de la pleine Lune à celle du Soleil était, jusqu'en ces derniers temps, celui de Züllner, 1/618.000.

(4) Voir plus haut, p. 306.

(2) J. H. Jeans, Dynamical Theory of Gases, Cambridge, 1916, p. 361.

(3) W. W. Coscexrz, Popular Astronomy, 1. XXXI, 1923, p. 115. — Voir aussi plus haut, p. 92.

M. H. N. Russell (1), qui s’est livré récemment à une eritique des mesures connues — pas toujours très concordantes — donne (à 10 0/0 près) : 1/465.000.

Quand la Lune n’est pas pleine, elle nous apparait moins lumineuse qu’on ne le calculerait géométriquement (2). Ainsi, au premier quartier, la partie illuminée est la moitié | du disque ; la lumière émise n’est pourtant que 1/8,7 de celle correspondant à la pleine Lune ; au dernier quartier elle est moindre encore, 1/10° seulement. Ces anomalies sont, nous le verrons, dues aux irrégularités ou rugosités de la surface lunaire et n'ont rien de surprenant.

Tout compte fait, en ayant égard aux phases, la Lune ne nous renvoie pas plus de la 2.500.000° partie de l’énergie que nous recevons du Soleil.

4. TEMPÉRATURE DE LA Lune. — On ne peut guère connaître la température de la Lune qu'en mesurant directement la quantité d'énergie totale qu’elle rayonne vers nous. Mais celle-ci est en grande partie, comme sa lumière, empruntée au Soleil. Ce n’est que pendant ses éclipses que la Lune, soustraite pour quelques heures à l’éclairement solaire, rayonne en vertu de sa température propre.

Les premières observations sérieuses de ce genre sont celles de S. P. Langley (3) (1885) ; elles ont été reprises en 1891 par F. W. Very (4). La méthode employée est en somme la suivante : |

On mesure (au moyen du bolomètre ou d’une pile thermoélectrique) la quantité de chaleur qu'émet la Lune par … seconde, après son entrée dans le cône d'ombre : celle-ci dépend de sa température absolue (loi de Stefan). On peut alors suivre la décroissance avec le temps — très rapide — de la température du sol lunaire que le Soleil n'éclaire plus à

(4) Astrophysical Journal, t. XLUI, 14916, p. 188.

(2) Pour ces calculs, voir le $ 5.

(3) « The Temperature of ie Moon », Memoirs of the National Academy of Sciences, t. IV, 1889, p. 193.

(4) Astrophysical Journal, t. VIII, 1898, p. 199 et p. 265; et t. XXI, 1906, p. 351.

-LA LUNE Mal

et en déduire, par une extrapolation graphique, la température initiale, correspondant.à la pleine Lune.

Le jour lunaire dure 29 j.1/2, soit à peu près 15 jours terrestres de « jour » et 15 de « nuit ». Pendant 15 jours le Soleil échauffe le sol lünaire, sans interruption et davantage qu'il ne le fait pour le sol terrestre, car il n’y a pas d'absorption atmosphérique. Le sol de la Lune doit done prendre peu à peu une température maximum très élevée. En partant de ses mesures, Very estime (1) celle-ci à + 184° C. pour les points qui ont le soleil au zénith et à + 97° C. pour la moyenne de l'hémisphère éclairé. — La nuit, sur la Lune, le refroidissement est brutal et immédiat, toujours à cause de l'absence d’atmosphère ; le crépuscule n'existe pas La température peut alors descendre, en un jour ou deux, jusqu'à une limite difficile à préciser, mais que Very juge très inférieure à —100° C.

Avec de pareilles conditions climatériques, tour à tour torride et glacée, la Lune n’est évidemment pas un terrain favorable à la vie, si rudimentaire qu'on la suppose.

5. DÉFINITION DE L’ALBEDo. — Les mesures d'éclat de la pleine Lune peuvent nous renseigner sur la nature du sol

dw. N

lunaire. Mais il faut auparavant définir l'« Albedo », ce qu'on ne fait pas toujours très explicitement. Nous admettrons d'abord, pour la réflexion diffuse, la /o7 de Lambert. Soit une surface dépolie de, éclairée par une source lumineuse éloignée, sous l'incidence 2 (fig. 109). I étant l'intensité de la lumière qu’enverrait la source normalement, la surface ds reçoit, sous l'incidence ?, une quantité de lumière Ids cos 1. La Loi de Lambert consiste à admettre que ds envoie

(1) La précision apparente des chiffres qui suivent ne doit pas faire illusion : leur ordre de grandeur seul est à reténir. C’est ainsi que M. Mexzer a trouvé en 1923 (voir plus haut, p. 93), en se fondant sur une méthode théorique de M. Russezz et sur les mesures de M. Co- BLENTZ, une température effective moyenne de jour de 4209 C.: l'accord avec les résultats de Very peut être regardé comme assez satisfaisant.

par diffusion, dans un petit angle solide dw et dans une direction faisant avec la normale un angle e, une quantité de lumière : KIds cost cosedw, K étant une constante dépendant de la nature de la surface diffusante.

Définissons maintenant le pouvoir réflecteur p. C'est, rapportée à la quantité de lumière tombant normalement sur une surface plane égale à l'unité, la quantité totale de lumière que cette surface réfléchit dans toutes les directions. Nous aurons évidemment {en faisant : — 0, en remplaçant dw par l'aire sur la sphère de rayon unité d'une petite zone |

rsinede et en intégrant de 0 à — par rapport à e) :