Détermination de la verticale. Horizon artificiel

La direction primordiale qui caractérise un point de la Terre est celle de la verticale, c'est-à-dire de ‘la perpendiculaire à la surface des liquides en équilibre. C'est, en réalité, à cette direction que doivent être rapportées toutes les observations astronomiques. La position d’un lieu terrestre est déterminée par la direction de sa verticale, puisque géométriquement un point de l’ellipsoïde est déterminé par la direction et le sens de sa normale. En choisissant une surface liquide qui peut réfléchir la lumière, on trouvera de la manière la plus simple la position de la verticale ou du plan qui lui est perpendiculaire.

Quand il s’agit de pointer au nadir, on emploie généralement une cuvette contenant du mercure, et on fait la collimation au nadir, dont le résultat est de rendre l’axe de la lunette normal. à l'horizon, c’est-à-dire vertical, selon ce qui a été expliqué plus haut.

Diverses précautions sont nécessaires pour bien réussir cette -observation.

Il faut d'abord que la surface réfléchissante soit bien nette. Pour, se débarrasser de toutes les impuretés qui flottent généralement à la surface du mercure, on verse le liquide dans une peau de chamois disposée en poche, on tord et on comprime cette poche, et le liquide filtre parfaitement net. Il n’est pas hors de propos de se rappeler ici que le mercure attaque et amalgame très vite la plupart des métaux, surtout largent et l’or, et qu’au moment de faire cette manipulation il faut écarter les bijoux, bagues, chaînes de montres, etc. Dans les grands observatoires fixes, le bain de mercure est disposé à peu près comme un encrier à pompe : en faisant refluer le mercure dans la grande branche, les poussières. y montent à la surface, et on obtient ensuite un horizon très bnillant dans la petite branche.

L’immobilité de la surface, indispensable à la netteté des images, exige un support très stable et qui ne reçoive aucune trépidation du sol. L’agitation se faisant généralement par cercles concentriques, le meilleur pointé d’un fil se fait sur les bords de la cuvette, dans la direction d’un rayon de celle-ci.

On s'efforce aussi d'obvier à la trop grande mobilité du mercure et on a proposé pour cela des cuvettes dont le fond est cannelé de rainures parallèles très fines : ou bien le fond de la cuvette est en cuivre amalgamé que le mercure mouille; on met alors ce liquide en couche très mince. On garantit la surface contre l’agitauon de Pair à l’aide d'écrans convenablement disposés, et destinés en outre à arrêter les rayons lumineux parasites, arrivant par d’autres voies que le tube de la lunette, et qui rendraient l’image réfléchie moins visible. En général, il faut s’efforcer de supprimer toutes les causes d’agitation, si faibles soient-elles, L'opération du pointé au nadir exige aussi un très bon éclairage; elle est souvent difficile à réussir.

Pour les observations faites avec les instruments à réflexion,

l’horizon arüficiel à fluide se compose d’une cuvette rectangulaire en fonte de fer, que l’on surmonte d’un toit en métal, dont les deux faces, inclinées à 45° sur l'horizon, sont percées d’ouvertures fermées par des glaces. Ces glaces doivent avoir leurs faces bien planes et bien parallèles : elles peuvent tourner dans leur plan, pour éliminer les erreurs auxquelles leur défaut de parallélisme donne lieu. Il est facile de voir que si l’on observe la distance zénithale de l’image réfléchie d’un astre, en supposant cette distance zénithale constante, et ne considérant qu’une des glaces, elle produit une certaine déviation du rayon lumineux. Après une première observation, on fait tourner cette glace de 180° dans son plan : le défaut de parallélisme étant supposé très petit, l'incidence reste sensiblement la même, mais le prisme étant retourné le sens de la déviation change. L'égalité des deux déviations n’est complète que si l'incidence est normale, mais il y a toujours compensation dans une certaine mesure, l'incidence n'étant jamais très oblique. Ainsi la moyenne des observations faites avant et après retournement est sensiblement corrigée de la déviation. Si la distance zénithale varie, la compensation sera aussi imparfaite, mais il n’en résulte pas grande erreur. Ce qui est dit d’une glace est évidemment vrai de l’ensemble des deux. Au lieu de faire tourner les glaces dans leurs ouvertures, on peut encore retourner le toit en son entier, en mettant du côté de l'observateur la glace qui était d’abord tournée vers l’objet. Cette précaution est généralement moins nécessaire quand les glaces sont formées de lames minces de mica, obtenues par clivage.

Le liquide employé peut être du mercure : on lui substitue avec avantage, pour l’observation du Soleil, des surfaces un peu moins brillantes mais moins mobiles, qu'on obtient en versant dans la cuvette de l’huile, de l'encre épaisse, du goudron. Il est à peine besoin de faire remarquer que souvent une mare d’eau bien calme fournit un excellent miroir qui peut être employé comme horizon artificiel.

L'horizon aruficiel à glace n’a pas l'inconvénient de la mobilité du liquide, mais il exige un réglage préalable et répété et l'emploi du niveau dont nous allons parler.