ESSAI SUR LE ROLE DES ONDES HERTZTENNES

Enfin M. Rubens, par sa découverte des rayons restants, a montré qu'une source lumineuse quelconque, telle qu’un bec à incandescence, émet d’une manière continue des rayons de très grande longueur d'onde qui, dansle spectre, etsi l’on adopte l’échelle logarithmique, se placent plus près des ondes électriques les plus courtes que de la limite du spectre visible. D'autre part, M. Rubens a montré que ces ondes sont de nature nettement électromagnétiques et que leurs propriétés les rapprochent beaucoup plus des ondes hertziennes que des ondes lumineuses.

Il semble donc que la justesse des idées de Maxwell est bien démontrée aujourd'hui : la généralité des physiciens pensent actuellement que la lumière est un phénomène électromagnétique et les plus modernes théories de l'émission (celle de Planck et celle d'Ebert, par exemple) ont à leur base cette hypothèse. L’Astronomie n'aurait-elle done pas le droit de s'emparer d’une idée qui a été si fertile en Physique?

Il apparait donc qu'il n’y a pas de base philosophique pour une distinction physique entre un rayonnement visible et un rayonnement hertzien émanés du

Soleil. Et l’on peut, & priori, considérer comme une hypothèse extrêmement vraisemblable que la photosphère émet des ondes hertziennes.

Mais il est d’autres considérations, toutes différentes, non plus empruntées celles-ci aux analogies théoriques ou expérimentales de la Physique, mais tirées immédiatement de l'examen même des phénomènes solaires et qui, trrésistiblement, nous conduisent à penser que le Soleil est un gigantesque radiateur d’ondulations électriques, et que celles-ci doivent s’y produire dans des circonstances identiques à celles où nous les voyons s’engendrer dans nos laboratoires et dans notre atmosphère :

Chaque fois que, dans notre atmosphère, des perturbations mécaniques violentes se produisent (cyclones, dépressions brusques, éruptions volcaniques), des décharges électriques intenses se produisent, qui tendent à rétablir l’équilibre rompu des couches de niveau et à égaliser les potentiels. Or, les photographies du Soleil, celles notamment que M. Janssen obtient à Meudon, montrent que la surface en est constituée par des nuages photosphériques ou grains de riz, dont chacun à une étendue fréquemment plus grande que la France et qui sont animés de mouvements si rapides que l'aspect des clichés n’est plus identiquement le même d’une minute à l’autre et que les cyclones terrestres les plus formidables n’ont que des vitesses infimes en comparaison. Comme la photosphère elle-même, la chromosphère et les protubérances, qui constituent la partie basse de l'atmosphère solaire, sont sujettes à de constantes et violentes éruptions. Et tous ces mouvements des gaz solaires doivent engendrer des décharges électriques, semblables à celles de nos orages, mais incomparablement plus intenses.

Ce n’est pas seulement l'étude oculaire et photographique du Soleil qui nous démontre qu’il doit être le siège de décharges électriques violentes; l'analyse spectrale a conduit depuis longtemps à la même conclusion : Dès 1875, MM. Tacchini et Delarive l'ont montré (‘); M. Fizeau, en 1891 (?), a appuyé ces idées de preuves nouvelles, que les recherches les plus récentes sur la luminescence des gaz, et notamment de l'hydrogène, n'ont fait que confirmer; enfin, M. Deslandres a déduit, de l'étude du spectre et des formes variées des protubérances éruptives, que celles-ci sont illuminées électriquement et sont produites par des décharges analogues à celles des orages terrestres (* ).

Or, dans ces décharges intenses de l'atmosphère solaire, il doit se produire des ondes hertziennes, comme celles de nos orages atmosphériques (que MM. Popolff en Russie, Tommasina en Suisse, Fényi en Autriche, etc. enregistrent régulièrement, à l’aide d’antennes et de radioconducteurs), mais incomparablement plus intenses. On sait, d'autre part, que la fréquence et l'intensité des protubérances et l’agitation de la surface solaire sont intimement liées à la présence sur le Soleil de taches et de facules; l'intensité des décharges électriques dans le Soleil doit donc en dépendre elle-même directement.

De tous ces faits on est amené logiquement à déduire la proposition suivante :

Le Soleil doit émettre des ondes hertziennes, et cette émission doit étre particulrerement intense dans les régions et aux époques de la plus grande activité solaire, c'est-à-dire dans la région des taches et des facules et au moment du maximum des

taches solaires.

Avant d'aller plus loin, il ne nous parait pas inutile de faire quelques remarques sur la nature de cette proposition. Certes, elle à jusqu’à un certain point le caractère d’une hypothèse. et il en sera ainsi jusqu’au jour où l’on aura pu enregistrer expérimentalement des radiations hertziennes d’origine nettement solaire. Mais, si des causes naturelles ont, comme c'était à prévoir (nous le verrons plus loin), condamné à l’insuecès les tentatives expérimentales faites jusqu'ici dans ce sens, la pensée n’a-t-elle pas le droit de devancer ici l'expérience encore impuissante ?

Il semble que cette hypothèse s’impose au contraire à l'esprit, car elle réalise en toute rigueur les conditions que l’on peut exiger d’une hypothèse véritablement scientifique : 1° elle n’est, semble-t-il, en contradiction avec aucun fait connu; 2° elle explique simplement et coordonne, comme nous le verrons au cours de ce travail, des phénomènes restés pour la plupart fort obscurs jus-

1) Memorie della Societa degli Spettroscopisti italiani,1853.

(2) Comptes rendus, 1891, 2° semestre, p. 353. (3) Annales du Bureau des Longitudes, 1. V. C. passim.

qu'ici, malgré leur importance; et l'examen, non plus seulement superficiel et général, mais approfondi et détaillé des faits d'observation (pierre de touche de toute théorie), ne se trouve pas une seule fois, à notre connaissance, en désaccord avec les conséquences logiques de notre hypothèse; 3° elle synthétise en quelque sorte, en les rattachant à une cause unique et simple, ainsi que nousle verrons, des phénomènes nombreux et différents, et qui Jusqu'ici constituaient autant de problèmes distincts et, pour la plupart, sans liens apparents; 4° enfin, cette proposition ne se justifie pas seulement a posteriort par les phénomènes qu'elle permet d'expliquer, mais nous venons de la démontrer & priori par d'autres considérations déduites elles-mêmes des faits d'observation et indépendantes des effets qu’on veut expliquer.

II. — En 1896, MM. Wilsing et Scheiner ont constaté, à Potsdam, qu’en faisant tomber les rayons solaires réfléchis par un héliostat sur un fil d’acier posé sur deux fils parallèles, la résistance de ce système ne variait pas. Cette expérience rudimentaire, qui constituait la première recherche expérimentale d’un rayonnement électromagnétique du Soleil, demandait à être reprise par une méthode plus précise et plus sensible. C'est ce que nous avons entrepris, au cours de la mission à l’observatoire du Mont-Blanc, que M. Janssen a bien voulu nous confier au mois de septembre 1901.

A priori, 1l était certain que si des ondes hertziennes émanaient du Soleil, elles devaient être très fortement absorbées par les couches supérieures raréfiées de notre atmosphère; on sait en effet, notamment par les expériences de M. J.-J. Thomson, que les gaz raréfiés ont la propriété d’absorber énergiquement les oscillations électriques et que leur opacité pour celles-ci est à peine inférieure à celle des métaux. La question qui se posait était donc celle-ci : les ondes hertziennes hypothétiques émises par le Soleil sont-elles capables de vaincre l’action absorbante des couches supérieures de l'atmosphère au point d’être sensibles à nos appareils ?

Le choix d’une haute station était tout indiqué pour cette recherche, car 1l éliminait, dans la plus grande mesure possible, l’action absorbante de l’atmosphère, et surtout de la vapeur d’eau, sur les ondes qu'il s'agissait de déceler.

Nos expériences ont été exécutées à la station des Grands-Mulets, à 3100% d'altitude. Le mauvais temps seul nous a empêché de les reprendre dans de bonnes conditions au sommet même du mont Blanc.

Le récepteur d’ondes était constitué par une antenne horizontale de 5" de diamètre et de 175"de long que nous avions disposée sur le glacier des Bossons, sur des supports isolants en bois, de façon que vers midi les rayons solaires tombassent à peu près normalement sur elle. Nous avions placé cette antenne

sur la partie du glacier qui est invisible de la vallée de Chamonix et cachée der- N. 2

rière la masse énorme du rocher des Grands-Mulets, de manière à la mettre à l'abri des perturbations pouvant provenir de la ligne électrique à haut voltage de Chamonix. |

Le choix d’un glacier comme support de l'antenne était d’une très grande importance. Le glacier peut, en effet, être considéré comme un isolant à peu près parfait (ainsi qu’il résulte notamment des expériences télégraphiques exéeutées ces dernières années au mont Blanc sous la direction de M. Janssen), et comme tel il est transparent aux ondes hertziennes; comme, d'autre part, l'épaisseur du glacier à l'endroit où était placée l’antenne, peut être (d’après la profondeur des crevasses qui s’y trouvent) estimée à au moins 25" et que les rayons solaires étaient, au moment des expériences (équinoxe d'automne), très inclinés sur la verticale, il en résulte qu’une grave cause d’erreur possible, provenant d’une interférence entre les ondes solaires directes et les ondes réfléchies par le sol conducteur, était complètement éliminée.

L'indicateur d'ondes employé était un radioconducteur plongé et fixé au milieu d’un récipient contenant du mercure qui constituait une enceinte opaque pour les ondes hertziennes extérieures. L'un des pôles du radioconducteur était en contact avec le mercure ; l’autre, au contraire, était isolé, et 1l en partait un fil F, isolé également dans son trajet à travers le mercure et qui allait fermer le circuit où se trouvaient une pile Leclanché et un galvanomètre placés à l'extérieur

Fig. 1.

Pile Galvanomètre

Antenne

et réunis d'autre part avec le mercure de la cuve par un fil non isolé F, (fe. 1). Le fil F, était lui-même entouré d’une gaine conductrice qui formait écran électromagnétique, de sorte que le radioconducteur pouvait être considéré comme complètement à l'abri des ébranlements extérieurs. L’antenne, non isolée, allait rejoindre, à travers le mercure, l’un des pôles du radioconducteur et dans ces conditions ne pouvait propager aucune perturbation jusqu’à lui. Nous avons employé pour ces expériences deux radioconducteurs réglables, construits par nous, et dont nous effectuions le réglage à l'intérieur même de l'enceinte en plongeant les doigts dans le mercure. L’un de ces radioconduce-

teurs était à limaille de nickel, et d’une sensibilité telle que la simple mise en marche d’une sonnerie ordinaire, munie de deux éléments Leclanché, suffisait, à plus de 4" de distance, à faire dévier la tache [lumineuse du galvanomètre de plus de r0o divisions sur l'échelle placée à 1". L'autre, également très sensible, et réglable, était constitué par 30 petites billes d'acier, disposées en contact dans un tube de cristal calibré de même diamètre qu’elles, et dont une vis Spéciale permettait de serrer plus ou moins les contacts. Le galvanomètre employé était du type Desprez-d’Arsonval ordinaire.

Une fois l'appareil réglé à l’intérieur du mercure (et l’on conçoit que la grande longueur de l’antenne, 175", augmentait encore notablement la sensibilité du système), on faisait, à l’aide d’un robinet, écouler doucement le mercure de la cuve, de façon à mettre à nu le radioconducteur sur lequel l’antenne pouvait alors agir.

Dans ces conditions, les expériences répétées faites dans toute la journée du 19 septembre, par un très beau temps et un ciel sans nuage, successivement avec les deux radioconducteurs dont je vérifiais le réglage avant et après chaque expérience, nous ont toutes conduit au même résultat négatif, et nous n'avons pas pu enregistrer d’une façon certaine la moindre déviation de la tache lumineuse sur l’échelle divisée. |

Il en résulte que les radiations hertziennes hypothéliques émises par le Soleil élaient complétement absorbees par les parties supérieures de notre atmosphère, dans les limites de sensibilité de nos appareils.

Nos expériences ont été faites en septembre 1900, c’est-à-dire d’une part à une époque où le Soleil a une distance zénithale déjà notablement plus grande qu'au solstice d'été, et, d'autre part, une année de minima des taches solaires (et il résulte des photographies prises à l'Observatoire de Meudon que précisément le jour de nos expériences il n’y avait pas le plus petit signe d'activité anormale, pas la plus petite tache sur le disque). Or, nous avons montré que l'intensité des ondes hertziennes solaires doit être notablement plus grande les années de maxima des taches. Il ne serait donc peut-être pas sans intérêt de reprendre ces expériences lors du maximum de 1904, si possible, aux environs du solstice d'été, et de nouveau dans une haute station.

Peut-être aurait-on dans ces conditions un résultat positif. L'expérience, en tous cas, semble digne d’être tentée.