ESSAI SUR LE ROLE DES ONDES HERTZIENXNES

au moyau; 2° on sait, notamment par les expériences de Lénard (!) que l'illumination produite par des rayons cathodiques donnés est d'autant plus vive que la pression du gaz traversé est plus grande, et la pression dans les Nébuleuses globulaires doit augmenter des parties extérieures vers le centre, par suite de la gravitation. Or, notamment dans le cas des Nébuleuses annulaires, c’est l’inverse qui a lieu et la plus grande illumination des gaz existe dans les parties extérieures (2). Et malgré toute la déférence due à lautorité de M. Deslandres, il ne nous semble pas, en somme, que cette théorie, qui accumule plusieurs hypothèses distinctes, dont aucune n’est imposée par les faits, et qui fait intervenir des forces multiples dont les effets combinés n’expliquent qu'incomplètement les résultats de l'observation, puisse être considérée comme une solution définitive de la question.

IT. I nous reste à exposer brièvement les idées personnelles que nous avons émises à ce sujet.

Sans autre hypothèse que l’application aux autres étoiles de l’idée d’un rayonnement hertzien analogue à celui du Soleil, et par la simple considération des différences de densité qui doivent se produire dans les masses gazeuses de matière nébulaire, sous l'influence de la gravitation et des mouvements de rotation et autres auquels peuvent être soumises ces masses, il semble que l’on peut rendre compte simplement des aspects si divers des Nébuleuses en spirales, des Nébuleuses annulaires, des Nébuleuses planétaires, des Nébuleuses à condensation centrale, etc., et de toutes leurs particularités spectrales.

Des travaux récents, et ceux notamment de J.-J. Thomson, ont montré que, dans l’illumination des gaz raréfiés par les ondes hertziennes, il existe une pression critique, Variable d’ailleurs avec les gaz, et pour laquelle la luminescence produite a un éclat maximum (l'illumination étant beaucoup moins vive pour des pressions plus petites ou plus grandes) et que, d’autre part, les gaz rendus lumineux par les ondes hertziennes exercent sur celles-ci le rôle d'écrans d’une

CDEToc ci (2) I n’y a pas que les Nébuleuses annulaires qui présentent ce caractère d’être surtout lumineuses par leurs parties extérieures; parmi les Nébuleuses planétaires, un certain nombre offrent l'apparence de disques nébuleux dont l'éclat est aussi grand sur les bords qu’au centre. Arago remarquait judicieusement à ce sujet ( Astronomie populaire, t. T, p. 526) : « Pour expliquer comment l'éclat des disques planétaires nébuleux (nébuleuses planétaires) n’est guère plus fort au centre que vers les bords, il faut admettre que la lumière ne provient pas de toute la profondeur de Ja Nébuleuse (sans cela son intensité augmenterait avec le nombre des particules matérielles et rayonnantes contenues dans la direction de chaque rayon visuel); il faut réduire le rayonnement à être pour ainsi dire superficiel ». Il faut accorder, en d’autres termes, que la luminosité de ces Nébuleuses provient en majeure partie d'une couche sphérique extérieure, Landis que le noyau lui-même et les parties internes à celte couche sphérique, quoique plus denses, sont, contrairement à ce qui se produirait si la théorie de M. Deslandres élait exacte, relativement obscurs, ; N. 19

manière d'autant plus intense que la lumière produite par ces ondes estællemême plus vive.

Considérons une masse nébulaire gazeuse ; à l’état d'équilibre normal, et qui n’est d’ailleurs réalisé qu'exceptionnellement, comme cela résulte depuis longtemps des observations, cette masse prend une forme circulaire, et telle que, par suite de la gravitation, la densité du gaz va en décroissant du centre à la périphérie :

1° Si la pression au centre de cette masse est voisine de la pression critique précédemment considérée ou plus grande, les parties extérieures et moins denses sont relativement peu illuminées par les ondes hertziennes qui arrivent des différents points de l’espace; elles sont, comme telles, assez transparentes pour ces ondes qui, arrivant jusqu'au centre de la Nébuleuse, y produisent une luminescence intense : c’est le cas des Nébuleuses à condensation centrale et

d’un certain nombre de Nebuleuses planétaires, en particulier.

2° Si, au contraire, la pression au centre de la masse nébulaire est plus grande que la pression critique, les zones gazeuses possédant cette pression critique, et qui sont en même temps les zones d’illumination maxima, seront extérieures au noyau et comprises, par exemple, entre deux couches de niveau A, et 7,.

Deux cas extrêmes pourront se présenter selon que la forme d'équilibre de la Nébuleuse est voisine d'une sphère ou d’un ellipsoïde très aplati :

a. Soit d’abord le cas d’une Nébuleuse à peu près sphérique ; soient », et n,

Fig. 15.

les deux surfaces de niveau concentriques entre lesquelles se trouve la région gazeuse possédant une pression égale à la pression critique ou voisine de

celle-ci ; soit, d'autre part, TT le rayon visuel mené de la Terre à la Nébuleuse:; si, pour simplifier, on considère la lumière de la Nébuleuse comme ne provenant que de la couche sphérique d’illumination maxima »,n,, un observateur, placé sur la Terre, recevra du centre de la Nébuleuse une lumière proportionnelle à 24,0, et du bord une lumière maxima proportionnelle à 2@, b, ; or R, et R, étant les rayons des couches n, et n, (fig. 15), on a

ob =R ER,

Gb =VRER?.

La quantité de lumière reçue du bord de la Nébuleuse est donc un peu plus grande que celle reçue du centre (‘); mais elle diffère d'autant moins de celle-ci que R, est plus voisin de R,; et, d'autre part, si l’on remarque que, outre la lumière émise par à, b,, le centre de la nébuleuse nous envoie également la lumière (plus faible il est vrai) émise par la région b,c, (qui possède une pression inférieure à la pression critique, mais n’en est pas moins illuminée faiblement), il s'ensuit que ce supplément de lumière reçu du centre doit nous faire apparaitre souvent celui-ci comme aussi lumineux que le bord, et, par suite, fréquemment la Nébuleuse doit nous apparaître comme un disque à peu prés uniformément éclairé sur toute sa surface. Tel est effectivement le phénomène qu'on observe dans un grand nombre de Nébuleuses planétaires, et qui étonnait si fort les contemporains d’Arago (voir la Note du $ Il) et William Herscheltà):

b. Soit maintenant le cas d’une Nébuleuse dont la figure d'équilibre est un ellipsoide aplati; on démontre en Mécanique céleste (*) que, dans ce cas, l’aplatissement des couches de niveau successives va en augmentant rapidement à mesure qu’on s'éloigne du centre vers l’extérieur.

Le calcul montre alors facilement que la lumière reçue du bord de la Nébuleuse pour un observateur terrestre est proportionnellement beaucoup plus grande par rapport à celle reçue du centre que dans le cas précédent ; la figure ci-dessous permet de se rendre aisément compte de ce fait; soient », et », les deux couches de niveau sphériques de la figure précédente; N, et N, deux ellipses circonscrites et également aplaties ; on voit facilement que la longueur A,B, est égale à a, b, ; il s'ensuit que si, dans les Nébuleuses ellipsoïdales, les couches de niveau suc-

(1) En réalité, pour que ce raisonnement fût absolument rigoureux, il faudrait tenir compte de ce fait que la lumière de la nébuleuse, qui nous vient de l’hémisphère opposé à nous, subit l'absorption de la masse interposée de la nébuleuse. Mais il est facile de voir que ce résultat du raisonnement n’en serait pas modifié.

(2) ARAGo, Astronomie populaire, t I, p: 525.

(3) Voir notamment Resa, Mécanique céleste, p. 267-252 et passum

cessives étaient également aplaties, les proportions de lumière reçues du centre et des bords (et suppées, pour simplifier, émaner exclusivement de la couche d'illumination maxima } seraient les mêmes que dans les Nébuleuses sphériques, toutes choses égales d’ailleurs; mais, en réalité, il n'en est rien, car la couche de niveau extérieure qui limite la couche d'illumination maxima est non pas Ne mais une surface ellipsoidale beaucoup plus aplatie N!, et la lumière reçue du bord de la nébuleuse est proportionnelle non plus à A,B,, mais à À, B, + A,B, (Jig. 16). IL s'ensuit que fréquemment, dans ce cas, la Nébuleuse doit nous

Fig. 16.

apparaître comme un anneau lumineux relativement bien plus brillant que les régions centrales (*). C'est le cas des Nebuleuses annulatres (celles de la Lyre, du Cygne, etc.).

Si les raisonnements précédents sont exacts, on doit s'attendre à ce que les Nébuleuses régulières présentant l'aspect d'une surface uniformément éclairée soient le plus souvent rondes, et à ce que les Nébuleuses annulaires soient plutôt elliptiques: or c'est exactement ce que l'on constate : toutes les Nébuleuses annulaires connues ont une apparence nettement elliptique, tandis que la plupart des Nébuleuses planétaires à éclairement uniforme ont la forme de disques circulaires.

3° Mais les cas d'équilibre normal que nous venons d'examiner ne sont réalisés que rarement, et, en général, sous l'influence de simples différences de vitesse entre deux filets contigus de matière, il doit se produire, comme l’a montré Faye (?), un mouvement tourbillonnaire lent de la Nébuleuse. Par suite d'un pareil mouvement cyelonique et sous l'influence combinée de la gravitation et de la force centrifuge, les zones gazeuses qui possèdent la pression eri-

(1) Si ces conceptions sont exactes, les Nébuleuses annulaires doivent avoir l'aspect, non pas d'anneaux lumineux aux bords bien délimités, mais au contraire d'anneaux dont les bords vont en s'estompant vers le centre et vers l'extérieur. Il suffit de se reporter notamment aux belles photographies de la nébuleuse de la Lyre, par Roberts et par Rabourdin, pour s'assurer qu'il en est bien ainsi.

(?) Favre, Cosmogonie.

tique et qui sont en même temps les régions de la plus grande illumination, affectent des formes en spirales. C’est ce qu’on observe dans les Nébuleuses dites en spirales, telles que celle des Chiens de Chasse, celle de la Grande Ourse, ete. On sait que les recherches photographiques modernes, notamment de Roberts, ont établi que cette forme de Nébuleuses est la plus fréquente, ce qui est conforme aux idées de Faye.

Il nous reste, pour terminer, à répondre à l'objection que, dans sa communication du 23 juin 1902, M. Deslandres a opposée aux vues développées cidessus et que nous avions succinctement esquissées dans notre Note du 2 juin.

Rappelant que nous attribuions la lumière des Nébuleuses aux ondes hertziennes qui leur arrivent des différentes étoiles, M. Deslandres s’exprimait ainsi dans cette communication : « Cette explication est inadmissible; car, par l’effet des mêmes causes, l’atmosphère terrestre devrait avoir la nuit un éclat au moins égal... » Il est incontestable, en effet, qu'il devrait en être ainsi si toutes les conditions favorables à la production d’une lumineseence électrique étaient identiquement les mêmes dans tous les points de l’espace céleste, et en particulier identiques dans notre atmosphère à ce qu'elles sont dans les Nébuleuses. on

1. Toutes choses égales d’ailleurs, il faudrait, pour que l'illumination de notre atmosphère par les ondes hertziennes venues des étoiles fût aussi vive que celle d’une Nébuleuse, que l'intensité totale des radiations reçues des étoiles par celle-ci ne fût pas supérieure à l'intensité totale du rayonnement stellaire reçu par notre atmosphère pendant la nuit. Or, on sait que l'étoile la plus rapprochée de nous se trouve à 3 ans 6 mois de lumière, et il serait difficile d’affirmer que toutes les masses de gaz nébulaires répandues dans l’espace se trouvent à une distance aussi considérable des étoiles les p'us voisines. Ea d'autres termes, l’illumination d’une masse donnée de gaz nébulaire dépend de la distribution, du nombre, de la concentration plus ou moins grande des étoiles dans les régions voisines de l’espace. Et si les vues exposées ci-dessus sont exactes, les condensations lumineuses des Nébuleuses ne correspondent pas nécessairement à une condensation de matière plus grande que dans d’autres régions du ciel qui nous apparaissent obscures, mais seulement à leur proximité plus grande des étoiles voisines.

2, Pour que l'illumination de notre atmosphère par les ondes hertziennes venues des étoiles fût égale à celle d’une Nébuleuse visible, il faudrait d'autre part, et toutes choses égales d’ailleurs, que la température des régions de notre atmosphère susceptibles d’être illuminées électriquement fût aussi basse que celle de la région du ciel où se trouve cette Nébuleuse. Il résulte en elfet de

nombreuses GUN expérimentales, notamment de celles de J. Starks('), que la luminosité électrique d’un gaz est d'autant plus grande que la température est plus basse; ainsi M. Ramsay et ses collaborateurs ont été frappés, à l’Institut royal de Londres, de l'éclat extraordinaire que prennent, aux températures voisines de celle de l'air liquide, les gaz illuminés par une excitation même très faible. Or, peut-on affirmer que la température nocturne des régions élevées de notre atmosphère ne soit pas, notamment par suite du rayonnement nocturne de la surface terrestre, notablement plus élevée que celle de tous les points de l’espace où nous voyons des Nébuleuses?

3. On sait enfin que pour une même excitation électrique, et pour la même température, l'intensité de la luminescence produite dans un gaz dépend essentiellement de la nature de celui-ci. En particulier, l'hydrogène [qui, comme on sait, est un constituant des Nébuleuses (?)] s’illumine bien plus brillamment que l'azote, et entre des limites de pressions bien plus étendues (*?). Quant au nébulum, nous n’en pouvons pas parler, puisque sa nature est encore totalement inconnue.

IL semble que, dans ces conditions, l'objection de M. Deslandres ne peut pas subsister.

Certes, les vues exposées dans ces pages, sur la constitution des Nébuleuses, ont nécessairement un caractère assez hypothétique comme tout ce qui concerne notre connaissance de ces astres, et elles doivent être acceptées avec toute la réserve que commande un sujet aussi mystérieux à tant d’égards.

Néanmoins, il nous a paru qu’elles n'étaient pas indignes d’être exposées ici, comme ne reposant que sur une hypothèse unique, logiquement déduite des faits et qui rend compte simplement de la plupart des apparences observées, en ne s’appuyant que sur des données précises de la Physique et de la Mécanique céleste.

Nous allons voir, dans un dernier Chapitre, que les phénomènes extraordinaires auxquels a donné lieu la nouvelle étoile de Persée semblent apporter une confirmation imprévue à ces idées sur les Nébuleuses.

) J. STARK, loc. cit.

) Scheiner's astronomical Speciroscopy, p. 224 et passim. ) Ramsay, licv, gén. des Sciences, 1902, p. 810.