IRRADIATION

server entre elles les mêmes positions relatives; les figures que l’on peut imaginer en les reliant deux à deux par des lignes droites conservent toujours les mèmes formes. Il semblerait que les étoiles sont attachées à la voûte du ciel, et que c'est un mouvement de cette voüle qui les entraine toutes ensemble, sans que leurs distances mutuelles varient en aucune manière. Il n'y a qu'un très-petit nombre d’astres qui fassent exception à cette règle, et qui, tout en se déplaçant à peu près comme lés étoiles qui les avoisinent, marchent un peu plus vite ou un peu plus lentement qu'elles; en sorte qu'ils se rapprochent de quelques-unes d’entre elles, les dépassent, pour s'approcher d'étoiles situées un peu plus loin, et se comportent ainsi de la même manière que s'ils marchaient sur la voûte céleste à travers les étoiles que nous imaginions, il n’y a qu’un instant, y être attachées.

De là naît une division des astres en deux grandes classes: la première comprend toute cette multitude de points brillants, qui conservent les mêmes positions les uns par rapport aux autres, et auxquels on donne le nom d'étoiles fixes, ou simplement étoiles ; la seconde renferme les astres qui occupent successivement différentes positions au milieu des étoiles fixes, et auxquels les anciens ont attribué le nom de planëtes, c'est-à-dire astres errants. Le soleil et la lune doivent être rangés parmi les astres errants: aussi les anciens les comptaient-ils dans les planètes. Mais actuellement le mot planète n’a plus qu'une significstion restreinte, et ne désigne

plus qu'une partie des astres de “a seconde classe, qui comprend |

en outre le soleil, les satellites des planètes et les comètes

Parmi les.astres de la seconde classe, il n'y a que quelques-unes des planètes proprement dites que l'on puisse confondre, au premier abord, avec les étoiles. L'observation attentive d'un astre, pendant un temps suffisamment long, peut bien toujours faire reconnaître si c'est une étoile ou une planète, puisqu'il suffit de voir si cet astre conserve ou ne conserve pas la même position par rapport aux étoiles qui l’environnent. Mais on conçoit qu'il est important d'avoir à sa disposition des moyens plus prompts que celui-là, à l’aide desquels on puisse dire presque immédiatement si l’astre que l'on considère appartiént à la première ou à la seconde classe. On a recours pour cela aux caractères physiques de l’astre, caractères qui permettent habituellement de faire facilement cette distinction, ainsi que nous allons le voir.

$ 64. Irradiation. —Une planète qui présente, à la simple vue, à peu prés le même éclat qu’une étoile, Se montre sous un tout autre aspect que l'étoile, lorsqu'on les regarde l’unc et l'autre au moyen

Ath | MOUVEMENT DIURNE DU CIEL.

d'une lunette. La planète parait ordinairement sous la forme d'un petit disque arrondi, quelquefois sous la forme d’une portion seulement d'un pareil disque. Si l'on augmente le srossisgment de la lunette, en lui adaptant un autre oculaire (S 25), les dimensions du disque augmentent en’ conséquence. Le mème genre d'observation élant appliqué à l'étoile, le résultat obtenu est tout différent : l'étoile ne parait jamais avoir des dimensions appréciables. De plus la largeur qu'elle semblait avoir, à la simple vue, disparait de plus en plus, à mesure qu'on emploie un plus fort grossissement pour l'observer ; les plus fortes ARÈNES ne la font jamais voir que comme un point brillant.

Cette différence d'action des lunettes sur une étoile et sur une

planette, tient # ce que la planète est beaucoup moins éloignée de nous que l'étoile. Les lunettes nous font voir la planète avec des dimensions de plus en plus grandes, à mesure que le grossissement est plus fort, ce qui est tout naturel. Tandis que l'étoile est tellement éloignée de nous que le grossissement des lunettes qu'on emploie ne peut pas rendre ses dimensions sensibles. Un grossissement de 1000 produit, sous le rapport de la grandeur apparente de l'étoile, le mème effet que si nous la regardions à l'œil nu en nous plaçant à üne distance mille fois plus petite que celle qui existe entre elle et nous : or cette distance, mille fois plus petite, serait encore tellement grande, par rapport aux dimensions réelles de l'étoile, qu’elle nous paraîtrait toujours comme un point: , Mais alors on va se demander comment il se fait qu’à l'œil nu les planètes ne paraissent pas plus grosses que les étoiles; d'où vient qu'elles semblent, au contraire, avoir les mêmes dimensions, tandis que vues à travers une même lunette, elles prennent des dimensions apparentes si différentes. Cela tient à un phénomène optique auquel on doane le nom d'irradiation.

Deux objets ayant exactement les mèmes dimensions, et étant placés à une même distance de l'œil, ne semblent pas égaux, si l’éclat de leurs surfaces n'est pas le mème ; celui des deux dont la surface envoie le plus de lumière à l'œil, parait plus grand que l’autre. C'est ce qu'on peut vérifier très-facilement à l’aide de la fig. 410, sur laquelle on voit un cercle blanc et un cercle noir qui ont exactement le même rayon; si l'on examine ces deux cercles en méme temps, le cercle blanc paraît notablement plus grand que le cercle noir. C'est cette illusion qui constitue l’irradiation.

On comprend, d'après cela, comment il se fait qu'une étoile paraisse aussi grosse qu'une planète, landis que, en raison de son énorme éloignement, elle devrait avoir des dimensions apparentes

beaucoup plus petites : la grande quantité de lumière que l'étoile nous envoie occasionne une irradiation considérable, qui nous la

Fig. 410.

fait voir sous des dimensions bien plus grandes que celles qu’elle a réellement. La planète, au contraire, dont l'éclat intrinsèque est incomparablement plus faible, ne parait pas notablement agrandie par l'effet de l'irradiation. Les lunettes jouissent de la propriété de diminuer l'effet de l’irradiation, et cela d'autant plus que leur grossissement est plus fort; c’est ce qui fait que, tandis qu’elles font voir la planète de plus en plus grosse, elles montrent, au contraire, l'étoile avec des dimensions de plus en plus faibles ; à mesure que le grossissement de la lunette augmente, l'étoile et la planète apprachent de plus en plus de prendre les dimensions relatives sous lesquelles nous les verrions s’il n’y avait pas d'irradiation. $ 62. Scintillation. — Un autre caractère, qui permet souvent de distinguer une planète d’une étoile, à la simple vue, repose sur le phénomène de la scintillation. Habituellement la lumière d’une étoile ne parait pas tranquille ; cette lumière semble s’éteindre, puis se ranimer tout à coup ; elle jette des éclats diversement colorés, tantôt verts, tantôt rouges. C'est cette agitation continuelle de la lumière d’une étoile que l’on désigne sous le nom de scintillation. Or si l’on examine les diverses planètes que l’on peut voir à l'œil nu, On reconnait qu'elles scintillent généralement beaucoup moins -que les étoiles, et que même quelques-unes présentent à peine des traces sensibles de scintillation ; la lumière des planètes paraît beaucoup p:us tranquille que celle des étoiles. L’ingénieuse explication que M. Arago a donnée du phénomène de la scintillation va nous permettre de comprendre à quoi. tient cette différence entre les étoiles et les planètes.

On sait de quelle manière les phénomènes lumineux sont expliqués par les ondulations d’un fluide extrêmement rare, et répandu partout, auquel on donne le nom d’éther. Une source de lumière, quelle qu’elle soit, détermine un mouvement oscillatoire des molécules de l'éther ; ce mouvement se propage tout autour de la source, en formant des éspèces d'ondes sphériques concentriques, absolument de la même manière qu’une pierre, lancée sur la surface d’une eau tranquille, y produit ces ondes circulaires que l'on voit se succéder et s’agrandir progressivement, jusqu’à ce qu’elles aient atteint les bords de la masse d’eau. Soit À, fig. 444, une source de lumière

| ” homogène, de lu-

pe 6 vé | mière rouge, par

—— . ÿ }P in exemple, et AB A Li Lu. B irecti :

Fig. 111. OO bf une direction quel-.

conque suivant laquelle nous allons examiner les circonstances de la propagation du mouvement vibratoire occasionné par cette source de lumière. Uné molécule m d'éther, prise sur la ligne A B, effectue ses. oscillations suivant une ligne m’ perpendiculaire a AB. Lorsque cette molécule a commencé à osciller, elle agit sur la molécule suivante qui oscille à son tour; celle-ci agit sur une troisième molécule, et ainsi de suite, de telle sorte que le mouvement oscillatoire se propage de proche en proche sur la ligne AB, jusqu’à une distance indéfinie du point A. C’est ce mouvement des diverses molécules d’éther rangées le long d’une ligne telle que AB, qui constitue un rayon lumineux.

La propagation du mouvement vibratoire, le long d’un semblable rayon, S’effectue avec une très-grande rapidité; la vitesse de cette propagation de la lumière est, en cffet, d'environ 77000 lieues de 4# kilomètres par seconde. Soit m n l'étendue dans laquelle le mouvement se propage sur la ligne AB, pendant que la molécule m effectue une oscillation complète de part et d'autre de sa position d'équilibre. La molécule n commencera. sa première oscillation: à l'instant même où la molécule m finira la sienne et en recommencera une seconde ; ces deux molécules oscilleront donc én même temps et de la même manière. Lorsque la première sera en "”’, la seconde sera en n'; elles reviendront en même temps à leurs positions primitives m, n ; lorsque la première sera en m’”, la seconde sera en n”’. En un mot, ces deux molécules se trouveront à chaque instant dans des positions correspondantes, sur les chemins qu'elles parcourent respectivement, et elles y seront animées de vitesses égales et parallèles. Si nous prenons une autre molécule d’éther

située en p, au milieu de la distance mn, le mouvement se propagera de la molécule m à la molécule p, pendant que la première effectuera la moitié de son oscillation complète. La molécule m sera allée en m’, puis sera revenue en m, à l'instant où la molécule p se mettra en mouvement ; la première sera en m’”', quarid la seconde sera en p'; elles reviendront en même temps en m et p; la première se retrouvera de nouveau en m’, quand la seconde sera en p”,et ainsi de suite. Ces deux molécules m, p, seront à chaque instant animées de vitesses égales et de sens contraire. La distance mn de deux molécules successives dont les mouvements concordent complétement, se nomme longueur d’pndulation.

C’est la durée d’une oscillation complète des molécules d’éther qui détermine la couleur de la lumière; cette durée varie suivant que la lumière st rouge, verte, bleue, etc. La vitesse de propagation est au contraire la même pour les diverses lumières. Il en résulte que la longueur d'ondulation varie d’une couleur à une autre, puisque c’est le chemin parcouru par la lumière en vertu de cette vitesse constante de propagation, pendant la durée d’une oscillation complète d’une molécule d’éther, durée qui n’est pas la même pour les diverses couleurs. On sait que la lumière blanche est formée par la réunion d’une infinité de couleurs, parmi lesquelles on distingue sept couleurs principales, savoir : violet, indigo, bleu, vert, jaune, orangé, rouge. On a trouvé que, pour le vfolet, la longueur d’ondulation’ est de 0" ,000 493 ; pour le vert, de 0wm,000542; et pour le rouge, de 0"®,000620. On peut juger par là de la rapidité extraordinaire avec laquelle s'effectuent les oscillations des molécules d'éther, puisque la lumière qui parcourt 77000 lieues en une seconde de temps, ne parcourt qu'environ la moitié d’yn millième de millimètre pendant la durée d’une de ces oscillations.

Ces notions étant rappelées, imaginons que deux rayons de lumière homogène, partis d’un même point lumineux, cheminent à côté l’un de l’autre. Si l’on vient à recevoir ces deux rayons sur une lentille convergente, ils la traverseront, et iront ensuite concourir en un même point. La molécule d’éther située à ce point de concours sera en conséquence animée à la fois de deux mouvements oscillatoires, qui se combineront entre eux de manière à produire son mouvement définitif. Si les deux rayons, depuis leur départ de leur source commune, jusqu’à leur arrivée à ce point de concours, se sont trouvés identiquement dans les mèmes conditions,

* les deux mouvements que la molécule d’éther, dont il s’agit, prendra en vertu de ces deux rayons, seront exactement les mêmes ; les vitesses, dans ces deux mouvements, devront être à-chaque instant

égales et de même sens : il est clair qu’il en résultera pour la molécule d'éther un mouvement unique de même nature que chacun de ces mouvements partiels, mais d’une intensité double. Si, au contraire; par une cause quelconque, l’un des deux rayons a éprouvé un retard, les choses pourront se passer tout autrement. Supposons, par exemple, que ce retard soit précisément d’une demi-longueur d’ondulation ; la molécule d’éther, située au point de concours des deux rayons, ne prendra plus deux mouvements concordants, en vertu du passage de ces rayous par le point où elle se trouve : elle sera, au contraire, à chaque instant, animée de deux vitesses partielles égales et opposées l’une à l'autre: et, par suite, elle restera immobile. Cette circonstance amènera donc une destruction de lumière au point de concours des deux rayons : il s’y produira une interférence. 11 est aisé de reconnaitre qu'il y aura ainsi interférence, toutes les fois que l’un des deux raÿyonsdumineux aura éprouvé sur l’autre un retard égal à une fois, trois fois, cinq fois, et en général un nombre impair de fois une demi-longueur d’ondulation ; tandis que, toutes les fois que le retard de l’un des deux rayons sur l’autre sera d’une, deux, trois, .… longueurs d’ondulation, les choses se passeront absolument de la même manière que s'il n’y avait eu aucun retard. | |

Considérons maintenant une étoile, que nous pouvons regarder comme un simple point kimineux, ainsi que cela résulte de ce que nous avons dit précédemment {S 64). Deux rayons lumineux homogènes, partis en même temps de cette étoile, arrivent à l'œil d'un observateur, après avoir traversé l'atmosphère. Les changements continuels qui se produisent dans la température, la pression, le degré d'humidité de l’air atmosphérique, font que ces deux rayons, quelque rapprochés qu'ils soient l’un de l’autre, ne traversent pas des masses d’air absolument identiques. Or, on sait qu'un rayon lumineux est toujours retardé par son. passage à travers un milieu quelconque, et qu’il l'est d'autant plus que ce milieu est plus réfringent. Il résulte de là que les deux rayons vénus de l'étoile sont retardés chacun d’une certaine quantité, par leur passage à travers l'atmosphère, et que le retard de l’un est généralement différent du retard de l’autre. Si l'excès du retard de l’un des rayons sur le retard de l’autre est d'un nombre impair de demi- longueurs d'ondulation, ces deux rayons, rendus convergents après qu'ils ont pénétré dans l'œil, y produisent une interférence.

Prenons maintenant tout le faisceau de rayons homogènes, de rayons rouges par exemple, que l'étoile envoie à à l'intérieur de l'œil. Les divers rayons qui le composent éprouvent des retards

inégaux de la part des couches atmosphériques qu'ils traversent ; on conçoit donc qu'une portion de ces rayons puisse détruire les autres par interférence, après qu'ils se sont introduits dans l'œil; mais cette destruction pourra n'être que partielle, et d'ailleurs elle sera plus ou moins grande d'un instant à un ‘autre, en raison des changements qui arrivent constamment dans les masses d'air que ces rayons rencontrent sur leur chemin. La sensation produite par ce faisceau de rayons rouges émanés de l'étoile sera donc très-variable, tantôt faible, tantôt forte, et ces variations se produiront.souvent avec une grande rapidité. Si l'étoile n'émettait que des rayons rouges, elle semblerait s'éteindre, puis se ranimer; elle présenterait un éclat variable d'un instant à un autre.

Mais une étoile n’émet pas que des rayons rouges; généralement Sa lumière est blanche, c'est-à-dire qu’elle se compose des diverses lumières simples dont nous avons parlé précédemment. Or, il est clair que ce que nous avons dit pour les rayons rouges, nous pouvons le répéter pour Îes rayons bleus, pour les rayons verts, etc. En sorte que, par suite des interférences de-ces diverses espèces de rayons, l'étoile présentera un éclat très-variable d’un instant à un autre. Observons de. plus que, les longueurs d’ondulation n’étant pas les mêmes pour les diverses couleurs, le retard d’un rayon sur un autre ne devra pas être le même pour qu'il y ait interférence, suivant que ces rayons seront rouges, ou verts, ou violets : on conçoit donc que l’interférence de deux rayons rouges ne ‘peut pas se produire en même temps que celle des deux rayons verts, ou bleus, ou violets, qui suivént exactement la même route que les premiers. Ainsi, dans l’ensemble des rayons lumineux que l’étaile envoie à un instant déterminé à l’intérieur de l'œil, il doit se produire des interférences entre les rayons des diverses couleurs ; mais ces interférences peuvent être plus nombreuses pour certaines couleurs que pour d’autres : les rayons rouges, par exemple, peuvent se détruire presque complétement, tandis que les rayons verts ne se détruisent qu'en petite quantité. ]l en résulte que les diverses couleurs, qui composent la lumière blanche venue de l'étoile, éprouvent des diminutions inégales d'intensité, et que, par suite, elles ne se trouvent plus dans les proportions convenables pour former de la lumière dlanche par leur réunion ; l'étoile doit donc sembler colorée. Cette coloration de l'étoile doit d’ailleurs varier d’un instant à un autre, suivant que telle ou telle couleur devient prédominante, par suite des variations continuelles du milieu que traversent les rayons envoyés par l'étoile à l’intérieur de l'œil. La scintillation des étoiles

t 420 MOUVEMENT DIURNE DU CIEL.

se trouve par là complétement expliquée ; voyons maintenant ce qui doit arriver dans le cas d’une planète. |

Une étoile peut être assimilée à un point lumineux, puisque les’ plus fortes lunettes la font toujours voir sans dimensions appréciables ; mais il n’en est pas de mème d’une planète, dont les dimensions sont rendues très-sensibles par l'emploi des lunettes. Les rayons lumineux qu'une planète nous envoie sont donc dans les mêmes conditions que s'ils venaient d'une ag gglomération de points lumineux très-rapprochés les uns des autres, mais pas assez pour se confondre en un seul. Chacun de ces points lumineux, pris isolé-

ment, doit se comporter comme une étoile ; les rayons qu'il envoie

dans l'œil doivent éprouver des interférences variables d'un instant à un autre ; en un mot, s’il était seul, on le verrait scintiller. Les divers points lumineux, que nous supposons placés à côté les uns des autres, scintillent tous ensemble ; mais leurs scintillations sont généralement discordantes. Tandis que l’un d'eux jette un vif éclat, un autre semble s'éteindre ; lorsque le premier se colore en rouge, le second prend une teinte verte ou bleue. Ce n’est qu'accidentellement que les scintillations de ces divers points concordent, et alors l’agglomération de ces points scintille elle-même ; mais, le plus habituellement les scintillations partielles se contrarient plus ou moins, et il en résulte, pour l’ensemble des points, une scintillation trèsfaible, sinon tout à fait nulle. On comprend, par là, comment il se fait que le phénomène de la scintillation est beaucoup moins prononcé pour les planètes que pour les étoiles, ce qui permet souvent de distinguer les unes des autres à la simple vue.

On a remarqué que la scintillation des astres se produit sur-

tout lorsque, l’air ayant été sec pendant quelque temps, de l'hu-

midité vient à s’y répandre ; en sorte que ce phénomène est, pour les marins, un présage de mauvais temps. Ce fait vient confirmer l'explication si ingénieuse et si satisfaisante que M. Arago a donnée de la scintillation, et que nous venons d’analvser rapidement. On voit en effet que, dans ces circonstances, l'air se trouve dans les conditions convenables pour agir inégalement sur les divers rayons qu'un astre envoie à à l'intérieur de l'œil, et pour déterminer les interférences qui donnent lieu au phénomène de la scintillation.

$ 63. Sphère céleste. ——Les étoiles sont des corps disséminés dans l'espace, et isolés les uns des autres, ainsi que nous le verrons plus tard. Leurs distances à la terre doivent ètre très-différentes. Ainsi deux étoiles qui nous paraissent voisines, peuvent être cependant très-éloignées l’une de l’autre : nous les croyons voisines parce que nous les apercevons à peu orès dans la même direction, et que