TACHES DU SOLEIL

du disque solaire, y produisent de légères échancrures; ce fait a été constaté par Cassini, Herschel, De La Rue, ScclIh.

Ces taches sont de durée très inégale. Quelques unes ne paraissent que peu d'heures. La plus persistante, observée en 1840 et 1841, a duré 18 mois.

Les dimensions de ces cavités sont quelquefois énormes. On en a vu de 60 000 à 80 000 kilomètres de diamètre; la profondeur parait dépasser quelquefois 10 000 kilomètres. Ainsi la terre entière y serait aisément engloutie.

Quant à leur distribution, elles sont surtout abondantes k une distance de 30" ou ^O" de l'équateur solaire, et ne dépassent pas le 45* degré.

l£ GLOBE SOUniE.

Le nombre des lâches du soleil varie périodiquement et paraît présenter un maximum tous les 11 ou

12 ans. On discute beaucoup sur la relation qui petite lier ces variations aux perturbations atmosphériciuet

et aux inégalités des récolles. Cerlains astronomet vont jusqu'à leur attribuer une influence sur les crises commerciales.

TACHES DU SOUIL.

Fig. M, >- ProlibfniH» i lîg«.

Fig n. — ProtubéruM diftou.

: GOOO kilomètres par millimêlre.

Flg.iM.— Prolubénnco Tua Le 7 Hptembn ItTl

^Analyse speetrale da soleil. Chromospbère. — Od

sait que les solides et les liquides incandescents donnent un spectre continu, exempt de raies; il en est de même des gaz sous forte pression. La lumière émise par un gaz incandescent, mais non comprimé, a un spectre discontinu, formé de raies brillantes, qui diffèrent suivant la nature du gaz. Enfin les rayons lumineux qui ont traversé un gaz ou une vapeur forment un spectre sillonné de raies noires, qui occupent précisément la place des raies brillantes fournies par le môme gaz si, porté à l'incandescence, il était source de lumière. Ce dernier phénomène s'appelle renversement des raies du spectre. Tels sont les principes de l'analyse spectacle, qui adonné tant de révélations sur la constitution des astres, et en particulier du soleil.

Le spectre solaire présente des raies noires qui caractérisent des substances, et notamment des métaux, connues sur la terre. On en conclut d'abord que ces corps sont volatilisés dans une atmosphère environnant le soleil. Si l'on pouvait isoler les rayons émis par cette atmosphère, en supposant qu'elle soit lumineuse, on obtiendrait un spectre à raies brillantes. Cest ce qui a été réalisé d'abord pendant les éclipses de soleil. Lorsque le bord du soleil vient de disparaître caché par la lune, il reste pendant un instant une frange étroite non encore recouverte : si l'on en reçoit la lumière dans le spectroscope, on est témoin, dit M. Young, d'un phénomène magnifique. « Aussitôt que le soleil est caché, sur toute la longueur du spectre, dans le rouge, le vert, le violet, on voit jaillir presque instantanément des centaines et des milliers de raies brillantes, rapides et fugitives comme les étoiles d'une fusée qui éclate ; car en deux ou trois secondes tout a disparu. Cette couche semDle avoir un peu moins de 1600 kilomètres d'épaisseur, et le mouvement de la lune a bientôt fait de la. recouvrir *. »

L'enveloppe gazeuse incandescente qui produit les raies colorées a reçu le nom de chromosphère (sphère des couleurs).

L'examen des raies qu'elle présente, et qui se trouvent renversées dans le spectre solaire ordinaire y fait reconnaître l'existence des corps simples dont voici la liste, d'après les derniers travaux :

t. Young. Le Soleil, p. 62.

154 LE GLOBE SOUIRE.

Fer Hydrogène

Titane Palladium

Calcium Vanadium

Manganèse Molybdène

Nickel Strontium

Cobalt Plomb

Chrome Uranium

Barium Aluminium

Sodium Cériun)

Magnésium Cadmium

Cuivroj Oxygène

On regarde de plus comme probable dans la chro* mosphère Texistence des corps suivants :

Indium Césium

Lithium Bismuth

Rubidium Étain

Iridium Argent

Glucinium Lanthane

Yttrium Carbone

Voici des corps dont on n*a pu découvrir aucune trace :

Silice Brome

Chlore Iode

Mais le spectre de ces substances peut être entièrement modifié par des circonstances de température, de pression, etc., qui nous sont inconnues.

Ajoutons que certaines raies du spectre solaire

f)araissent dues à des éléments qui n'existent pas sur a terre, notamment à un métal qu'on a nommé le hélivmi.

* Protubérances. — Pendant Ics écIipscs totales de soleil, on voit même à l'œil nu s'élancer du disque obscurci d'immenses flammes d'une couleur rosée. Ces colonnes de feu, connues sous le nom de protubérances^ sont principalement formées d'hydrogène incandescent, ainsi que le démontre l'analyse spectrale. Elles s'élèvent à des hauteurs de 30 000 à 50 000 kilomètres, et quelquefois beaucoup plus. Le diamètrede la terre est donc peu de chose en comparaison de leurs dimensions. Elles sont quelquefois entièrement détachées du soleil. MM. Janssen et Lockyer, après avoir étudié ces appendices pendant l'éclipsé totale de 1868, ont découvert simultanément, sans se communiquer leur travail, le moyen d'observer en tout temps les protubérances et la chromosphère au moyen du spectroscope. On peut donc être tenu au courant, heure par heure,

de ces vastes conflagrations dont la surface solaire est le théâlre, les dessiner, les mesurer, assister à leurs continuels changements.

On a ainsi constaté que les grandes éruptions naissent autour des taches. Mais toute la chromosphère est constamment hérissée de flammes innombrables.

La rapidité des mouvements des gaz dans les protubérances confond Timagination : cette vitesse surpasse quelquefois 300kilomèlres par seconde. On peut suivre ces déplacements à Tœil lorsqu'ils sont perpendiculaires au rayon visuel; dans le cas où ils s'enectuenl dans le sens même du rayon visuel, ils sont accusés aussi nettement par la déformation des raies du spectre, conformément à la théorie des ondulations. Il s'agit donc bien réellement d'un transport de matière.

Nous représentons, d'après M. loung, quelques-unes des formes affectées par les éruptions solaires (tîg. 86 à 97). On pourra suivre, sur quelques-unes cie ces figures, les transformations successives du phénomène.

^Couronne. — Bien au delà des protubérances règne autour du soleil une atmosphère, ou du moins une nébulosité, qu'on a vue quelquefois se prolonger jus-, qu'à 6^ ou V d»^ l'astre. Cet appendice, appelé la cou^ ronne n'est visible que dans les éclipses de soleil, et nous y reviendrons a l'occasion de ce dernier phénomène.

La couronne n'a pas moins de 500 000 kilomètres de hauteur. On croit généralement qu'elle consiste en une atmosphère de gaz incandescents, et peut-être partiellement en essaims de météores.

* Lumière zodiacale. — Enfin OU aperçoit dans le ciel, à certaines époques de Tannée, une lueur triangulaire, de forme allongée, qui s'élève obliquement au-dessus de l'horizon avant le lever ou après le coucher du soleil. La direction de cette trace phosphorescente, prolongée au-dessous de l'horizon, passe par le soleil. La bande lumineuse est donc placée suivant le zodiaque : on l'appelle lumière zodiacale.

Cette apparence indique une nébulosité de forme lenticulaire ou annulaire entourant le soleil, et aplatie parallèlement au zodiaque. La largeur de cet appendice est de 20^ à 30°, et la hauteur à partir du soleil se monte à 50® environ. A une telle distance de l'astre central, ce ne peut être une atmosphère proprement dite. Le corps qui forme la lumière zodiacale paraît

être de la nature des objets dont nous parlerons plus loin sous le nom de nébuleuses.

Ce phénomène ne peut s'observer que par une nuit profonde, en dehors du crépuscule. En Europe, on raperçoit le soir dans les mois de mars etd'avrily et le matin au mois de septembre. Il est beaucoup plus apparent sous les tropiques.

En résumé nous connaissons au soleil quatre enveloppes distinctes : la photosphère, la chromosphèie avec ses prolongements en forme de protubérances, l'atmosphère coronale, et la nébuleuse qui forme la lumière zodiacale.

^Lainière et chaleur da soleil. — AuCUn foyer COnnU

n'approche de I éclat éblouissant du disque solaire. Les métaux à leui* plus haut degré d'incandescence, la lumière de Drummond, Tare électrique se projettent sur Tastre radieux comme de simples taches noires. Les physiciens ont trouvé que le soleil vaut 630 000 000 000 000 000 000 000 000 de lampes Garcel employées comme unité en photométrie. Mais nous ne nous formons aucune idée d'un nombre aussi gigantesque. On a calculé aussi que le soleil au zénith éclaire une surface blanche 6000 fois autant qu'une lampe Carcel placée à 1 mètre de distance.

La température de cette inconcevable foyer n'a pas encore pu être déterminée avec certitude ; elle dépasse certainement toutes celles gue l'industrie connaît. Mais an a pu mesurer la quantité de chaleur émise par le soleil. D'après M. Violle, dont la méthode paraît être la plus précise, et dont les observations effectuées en Algérie et au mont Blanc ont donné les résultats les plusgénéralement acceptés, une surface de 1 centimètre carré, exposée normalement aux rayons solaires, à la limite de l'atmosphère, reçoit par minute une quantité de chaleur exprimée par 0,00254'^. Telle est le nombre de calories qui tomberait par centimètre carré, sur le grand cercle terrestre perpendiculaire aux rayons solaires. Mais cette quantité de chaleur se répartit, d'après les divers mouvements de la terre, sur m surface totale du globe, qui est 4 fois celle d'un grand cercle. Ainsi la quantité de chaleur que reçoit en moyenne chaque centimètre carré de la surface en un **n est

Elle suffirait pour fondre une couche de glace de 45"",5 d'épaisseur. Pouillet avait trouvé 21 mètres seulement.

Pour obtenir la quantité de chaleur émise en une minute par le soleil, il suffirait de multiplier 0,00254 par la surface, exprimée en centimètres carrés, de la sphère ayant pour rayon la distance du soleil à la terre. En divisant le résultat par la surface solaire, on trouve que chaque centimètre carré de la surface de cet astre fournit par minute 116 calories, c'est-à-dire de quoi fondre près de b mètres d'épaisseur de glace en ce temps, soit par au une couche de glace de 8000 kilomètres.

La chaleur qui sort de quelques mètres carrés de la surface solaire suffirait pour faire marcher indéfiniment toutes les machines de la terre On sait d'ailleurs que, d'après les principes de la théorie mécanique de la chaleur, le soleil est la source presque unique de tous les mouvements qui ont lieu à la surface de noire globe, tant dans la nature inorganique que chez les êtres vivants. Son énergie, emmagasinée par les transformations chimiques et physiques, est le moteur des vents, des fleuves, des courants de la mer, des machines de toute sorte, des animaux et des hommes. « Considérez, dit Tyndall, l'ensemble des énergies de notre monde, la puissance emmagasinée dans nos houillères, nos vents et nos rivirèes, nos flottes, nos armées, nos canons. Que sont-elles? Elles sont toutes engendrées par une fraction de l'énergie du soleil, qui ne s'élève pas à g 300 oyoooo ^^ son énergie totale. Telle est, en effet, toute la fraction de la force du soleil absorbée par la terre. »

* Constance de la radiation solaire. — Malgré l'énorme

quantité de chaleur que le soleil répand, son rayonnement conserve la même énergie à travers les âges. 11 est prouvé, non seulement par les observations thermométriques les plus anciennes, mais par la distribution fixe des végétaux, constatée depuis bien plus longtemps, que la température n'a pas varié d'un demi-degré sur notre globe depuis les temps historiques. Il y a plus : la vie ne peut subsister qu'entre des limites de température fort étroites, et la géologie nous montre une succession d'espèces vivantes sur la terre depuis des milliers de siècles. Ainsi la quantité de chaleur reçue par notre globe n'a pas varié notablement pendant cet intervalle.

Malgré la grandeur de sa masse, le soleil se refroi-

158 LE GLOBE SOUlRf.

dirait progressivement si sa provision de chaleur n'était alimentée par quelque source. Il est certain qu'elle n'est pas entretenue par une combustion : car Tastre serait entièrement brûlé, et par conséquent froid, au bout de quelques milliers d'années.

Mayer suppose que la chaleur du soleil est entretenue par les chocs que produisent des aérolithes tom"bant sur sa surface. Celte théorie soulève de graves difficultés. Une chute de météores assez abondante pour régénérer la cfuantité de chaleur rayonnée par le soleil ne changerait pas, il est vrai, son diamètre apparent d'une quantité sensible, même en plusieurs siècles. Mais ce phénomène, en augmentant sa masse, ralentirait d'une façon appréciable la rotation du soleil et la révolution des planètes.

La théorie d^Helmholtz échappe à ces objections et paraît la plus satisfaisante de celles qui ont été proposées. D'après ce physicien, le soleil se contracte à mesure qu'il rayonne delà chaleur, et ce resserrement, d'après les principes de la thermodynamique, reconstitue la chaleuir perdue. L'analyse mathématique établit en efTet qu'une masse gazeuse isolée, loin de se refroidir en cédant de sa chaleur à l'espace environnant, s'échaufîe au contraire en vertu de la contraction amenée par cette dépense môme. Il est donc présumable que le soleil s'échauffe plutôt que de se rerroidir.

D'après le calcul, une contraction de 76 mètres par an suffirait à enlrelenir l'énergie du foyer solaire. A ce compte, il faudrait 9500 ans pour dimmuer le diamètre d'une seconde, quantité presque inappréciable.

£n poursuivant les conséquences de cette hypothèse, on est amené à conclure que le soleil serait réduit h la moitié de son diamètre actuel dans 5 millions d'années; qu'au bout de ce laps de temps il aurait perdu en notable partie l'état gazeux et commencerait à se refroidir; qu'enfin au bout de 10 millions d'années il conserverait difficilement assez de chaleur pour entretenir la vie sur notre globe.

* Notions sur la eonstltutlon physiqae da soleU. — Tous

les astronomes voient aujourd'hui dans les granulations de la photosphère des sortes de nuages produits par la condensation, à l'état de gouttes liquides ou de

8 articules solides, des gaz constituant la masse solaire, n regarde tout l'intérieur de l'astre comme formé par des vapeurs beaucoup plus chaudes que la photosphère, portées peut-être k des millions de degrés. A cet

état, elles sont hors d'état de rayonner de la lumière et de la chaleur, car les gaz, même portés aux plus hautes températures, ont un pouvoir émissif presque nul, à moins qu'ils ne soient fortement comprimés; ils ne deviennent éclairants et échauffants que si Tony projette des particules solides, par exemple de la chaux en poudre.

Mais les vapeurs solaires se refroidissent vers la surface, par le voisinage de l'espace célesle; elles se condensent en ces nuages granulés qui jouent le rôle des poussières incandescentes jetées dans la flamme obscure d'un bec d'hydrogène, et constituent, suivant Texpression de M. Faye, 1 organe essentiel de la radiation.

D'après le môme astronome, à la haute température qui doit régner à Tintérieur du soleil, toute afiînité cnimique r'isparaît, il n'existe que des corps simples mélangés; mais à la surface, relativement froide, l'affinité reprend son empire et donne lieu à des composés déflnis qui constituent les nuages photosphériques. On conçoit que cette action chimique, toujours la même, dans des conditions uniformes de pression, entretienne une température constante, et ainsi s'explique rinvariabilité de la radiation solaire, malgré le refroidissement ou réchauffement possible de la masse totale.

L'enveloppe solaire finirait néanmoins par se refroidir s'il n'y avait pas circulation des matériaux entre l'extérieur et l'intérieur. Mais les corps condensés par le froid deviennent plus lourds, retombent vers le milieu de Ja masse, tandis que les matières plus chaudes et moins denses viennent prendre leur place et se condenser à leur tour vers la surface. Cet échange continuel fait participer au refroidissement toute la masse, et prévient le refroidissement de la périphérie.

M. Faye explique déplus commentées mouvements ascendants et descendants produisent une rotation plus rapide à l'équateur qu'aux pôles, et rattache à ce fait la formation des taches. C'est là la partie la plus originale de son hypothèse. Dès que la surface du soleil est parcourue par des courants d'inégale vitesse, le frottement mutuel de deux filets voisins, de rapidité différente, doit produire des tourbillons, comme nous l'avons expliqué au sujet de l'atmosphère terrestre. Ils se propagent de haut "en bas, déprimant la chromosphère et la photosphère, et y font pénétrer l'hydro-

gène froid des régions supérieures ; ce gaz que sa basse température rend opaque produit sur les parois de la dépression une obscurité relative : c'est la pénombre d'une tache. Plus bas, le tourbillon solaire se rétrécit en entonnoir, rejette sur les côtés les vapeurs dont la condensation forme les nuages brillants; il y a donc au centre un trou où la matière photosphérique fait défaut : c'est Tombre. Les petits tourbillons forment les pores de la surface solaire; ils sont analogues aux trombes de l'almosphère terrestre. Les grands constituent les taches; ils répondent à nos cyclones.

On a objecté à ce système l'absence de mouvement gyratoire et de forme en spirale dans la plupart des taches. M. Faye répond que nous ne voyons pas le tourbillon lui-môme, formé qu'il est par des gaz non lumineux, mais les parois de Vorifice pratiqué dans la photosphère, et qui ne prennent pas part à la rotation. D'ailleurs cette gaine elle-même est quelquefois entraînée par le mouvement tournant, et la pénombre prend une forme spirale.

Un des arguments les plus probants en faveur de cette théorie, c'est la segmentation que l'on observe fréquemment dans les taclies; elles se sièparent sou vent en deux, qui continuent à se mouvoir parallèlement, comme le iront les cyclones terrestres.

Enfin les protubérances trouvent aussi leur explication dans ce système. L'hydrogène, qui est le plus léger de tous les gaz, après avoir été entraîné dans la masse embrasée du soleil par un tourbillon, en ressort incandescent, grâce à sa faible densité, et, autour de la tache, jaillit avec impétuosité au-dessus de la chromosphère, pour retomber ensuite en pluie de feu, en gerbes, comme le montrent nos figures.