CHAPITRE IV

Variations annuelles de la brillance.

Technique. — Au voisinage de la nouvelle lune, lorsque le ciel était complètement dégagé, on réglait le mouvement d'horlogerie pour avoir l'enregistrement d’un ciel sans lune et sans crépuscule astronomique.

Au moyen du dispositif d'étalonnage en plein jour (1) on faisait un étalonnage; le plus souvent par lecture directe, quelquefois par enregistrement photographique. Dans cette opération on mesurait les déviations prises par l’électromètre lorsque la cellule était exposée au rayonnement du système d'étalonnage n° 1 passant à travers les différents filtres utilisés pour la nuit prochaine.

Le lendemain cet étalonnage était répété.

On prenait comme étalon la moyenne des indications dans les rares cas où une petite divergence se manifestait. Cette moyenne est dénommée étalon I dans les résultats.

Le photomètre était employé sans objectif c’est-à-dire pour un angle solide grand.

Après enregistrement et développement on avait, sur le papier photographique, les déviations de l'électromètre lorsque la cellule était exposée au ciel nocturne avec interposition des divers filtres. Le zéro était repris périodique-

ment.

(‘) Pour s'assurer de la fixité de la lampe utilisée, tous les 6 mois ou tous les ans on a refait la mesure de sa température. Sur un intervalle total de près de 3 ans aucune variation notable n’a été constatée.

La mesure des ordonnées ne présente aucune difficulté et le rapport entre ces ordonnées et celles de l’étalon I sert à former le rapport Ciel-Étalon I.

Ce rapport subit des variations au cours de chaque nuit (voir : Variations diurnes) qui sont faibles. On cherche la moyenne de ce rapport au cours de chaque nuit et pour chaque filtre. Cette moyenne servira à placer un point sur le graphique des variations annuelles.

Discussion. — Fidélité : l'appareil étant équipé avec une cellule à vide, le courant photoélectrique est rigoureusement proportionnel au flux lumineux reçu. L’électromètre fonctionnant sous un dixième de volt environ, a, lui aussi, une élongation proportionnelle à la différence de potentiel. On peut donc admettre sans difficulté que la déviation du photomètre est proportionnelle au flux lumineux reçu par la cellule, On a donc bien le rapport des flux en faisant le rapport des déviations. Ceci est d’autant mieux réalisé que le rayonnement de l’étalon est plus voisin de celui du ciel nocturne; ce qui est bien le cas dans nos mesures.

Influence des étoiles. — Le flux lumineux reçu est dû à la fois aux étoiles et au fond du ciel. Ce dernier seul nous intéresse. Il a été démontré que l’ensemble des étoiles ne faisait qu’une faible partie de la lumière nocturne. Et dans mes mesures l’angle solide étant grand, il a été inutile de déduire la lumière des étoiles pour obtenir la variation de la lumière du fond du ciel. Il est d’ailleurs à remarquer que mes meilleures mesures portent sur la région spectrale 5 800-g 000 À et non sur la région bleue. Les étoiles ont des températures de couleur élevées en général et les perturbations apportées dans le rouge doivent être encore moins considérables que dans les régions visibles précédemment envisagées par les observateurs (21).J.Dufay et Wang Shih Ky ont donné comme évaluation de la lumière de toutes les étoiles un tiers de la lumière nocturne totale. Or comme je le démontrerai au chapitre V les mesures sont faites en lumière

32 RAYMOND GRANDMONTAGNE

bleu-vert. Comme le ciel nocturne donne une lumière rouge considérable (voir : chapitre Couleur) et comme les évaluations des précédents auteurs quant à la lumière nocturne totale excluaient justement cette région rouge le rapport réel à admettre pour la participation des étoiles à mes observations est bien plus faible qu'un tiers. J'admets qu'il n’y a pas lieu de se préoccuper des étoiles lorsqu'on étudie le

rouge. È

Variations annuelles de la lumière globale. — Résuliats. — Le graphique de la figure 13 résume les variations obtenues

Fig. 13. — Variations annuelles. Comparaison des valeurs expérimentales avec les formules.

@ Valeurs expérimentales.

—— Formule à 4 termes de l’auteur.

«+ Formule à 2 termes de Rayleigh.

On a choisi les 12 mois compris de mai 1937 à mai 1938 à cause de la densité exceptionnelle des points expérimentaux. Les observations avant et après étant beaucoup plus espacées sont de moindre intérêt.

à travers le filtre OG2 (région 5 800-9000 À) avec l’enregistreur n° 1. Il correspond au tableau suivant (21):

ERREEEZEZEZ-Z-EZ——--———__———

Rapport Rapport Dates Ciel Dates Giel Etalon] Etalon I LOST UE TARN. 1,9 1938 5 mars. , . eo) RONA TANT... 1,2 ÉARATS A TS 1,4 TRANS 1,2 20 mars se DE AUTRE EU de: 1,6 DRNINAES et 17 DU see À - 1,8 ASS EEE 23 RME SE ve 1,7 DNAVEHC EE. 2e: 1,7 DÉRNTS À se 1,6 CL RENE NME 1,4 CMOS D: 1,8 2MAl 0. 1,8 ASC. 1,7 CORNUITE NC 2,0 7 SE shit 1,7 PJARTTNRNN 1,4 SDL > 1,0 DONNEES ny] SOSEPES. — 2,4 DT NI SERRE 1,2 I OCENES pe 2,4 SAUTER 1,3 TASOËES. =, me 2,3 23 août. . . 2,0 SEBROV ST LE. 270 TÉSEDUT IEC LS) GRO ee 20 202 DONSCDE 1,4 2OCHOM: Ex à Ep : DOPCCHE ET 1,4 DOATDOV- aude 2,4 CHFN TIMOR 11 AAA er eee 2,8 LOSOËTONSENT 1,0 1938 20 janv.. , . 2,4 TOBÉEVT Se 1,0 DUSÉET = De Ce: LONANTIL SE 2 1,9 RATE VAE Ed 1,8 AOFAVDILe 1,2 ODPÉÈNE See 1,6 At APE 00 1,0 ALS E 17 VAPEUR ES 1,6 RAMALS 1,4 Lee 1,5 EEEEEEEEEEEEEEEEEZEZE———— |

Interprétation. — Après dix années de travail Lord Rayleigh et Spencer Jones (23) ont donné une formule pour représenter les variations annuelles, dans laquelle ils ont supposé deux périodes: une de 1 an, l’autre de 6 mois. Dans le rouge ils donnent comme brillance :

b—1,15 sin (9 + 127) + 0,31 sin(26 + 212°).

J'ai développé en série de Fourier l'intervalle où j'avais les mesures les plus serrées (mai 1937, septembre 1938). J'ai calculé les termes jusqu’au quatrième ordre et j'ai trouvé avec des unités arbitraires :

b—ggsin (8 + 122°) + 21 sin (20 + 1800) + 29 sin (30 = go°) + 27 sin (40— yoc).

34 RAYMOND GRANDMONTAGNE

Ramenée aux mêmes unités que les miennes la formule de Lord Rayleigh et Spencer Jones devient :

—79sin(0 + 127°) + 21,8 sin (20 + 21°).

Il est remarquable de trouver une concordance aussi complète tant pour les amplitudes que pour les phases. L'accord est donc très satisfaisant entre les deux formules. Mais on peut constater que les troisième et quatrième termes ont des amplitudes dépassant celle du deuxième. La convergence de la série est loin d’être assez rapide pour qu'on puisse négliger les termes supérieurs à deux. Des observations plus prolongées diront à quel terme il convient d'arrêter la série

de Fourier.

Remarque sur les variations « séculaires ». — Lord Rayleigh a envisagé, en plus des variations diurnes et annuelles, des variations « séculaires » dont la période (si elle existe) serait supérieure à un an.

Mes observations ont permis de voir très nettement leur existence et même de formuler une remarque à leur égard. (Il ne peut évidemment pas être question d’énoncer une loi pour ces variations).

On remarque sans difficulté que toutes les valeurs de l’intervalle août 1937-août 1938 sont nettement supérieures à celles de l’année suivante août 1938-août 1939. Cette diminution est attribuable aux variations « séculaires ». Mais on peut voir aussi que cette diminution semble s'être manifestée très brusquement en octobre 1938. On peut alors se demander si les variations séculaires ne seraient pas soumises à des irrégularités brusques analogues à celles qu’on connait depuis longtemps d’un jour à l’autre au cours de l’année.

Variations annuelles de la couleur. — Nous avons vu que les radiations rouges 5 850-9000 A limitées par le filtre OG2

transportent la plus grande partie de l'énergie émise par le ciel.

Pour étudier les variations de couleur je prends comme unité la déviation de mon photomètre obtenue avec le filtre OG2 et j'évalue les intensités relatives des autres parties du spectre en fonction de cette unité. Les variations globales d’intensité sont ainsi éliminées des résultats.

Région 5 850-6800 À. — La brillance de cette région est calculée par différence entre les indications des filtres OG2 et RG5. Au cours des années 1937 et 1938 le filtre OG2 a toujours été utilisé tandis que le filtre RG5 n’a pas été tou-

dote Déc| Janv Fév Mars Avri| Mar Juin Juill, Aout Sept Oct, Nov Fig. 14.

Rouge proche Rouge total Bleu Rouge total On ne remarque pas de périodicité évidente mais seulement une diminution pendant l'été 1938.

+ Rapport

@ Rapport

jours employé. Voici exactement les dates et les filtres employés :

Août 1937 à février 1938. . OG>2 RG5 BG4 Février 1938 à juin 1938. . OG2 RG5 RGB Juin 1938 à décembre 1938 . OG2 RG8 BG/ On a constaté lors de l’emploi simultané des filtres RG5 et RGS& que leurs indications étaient pratiquement identiques,

36 | RAYMOND GRANDMONTAGNE ce qui a fait abandonner RGS vers la fin des mesures, Celle constatation est en accord avec la RE 7 spectrale 5 à née au chapitre II.

Région 3500-35 000 À. — Etudiée par intermittences, elle est signalée dans le tableau suivant (24) et les points correspondants ont été portés sur le graphique 14.

= OGs-0GS OGs-RGS BG& | Dates 06 | 706œ | 661.

= MONT ER a o,23 0,09 1 » SR o,28 a,1o | € 5 août . . : 0,22 | :

» 4 o,19 a,19 « 20 » SUSPENSE 9, e- SES S S 0,37 è SE DR SM és 2 7 , Mardi s o,1à o,12 M one o,18 o,18 + RON RSS o,18 o,18 ag juin 0. | o,10 o,10 TR 3 o,1E o,11 2% » @,zx 26 » ton: o.12 ar juil. ; e,0g o,où 22 » O,1E e.0ù 22 août o, 14 23 » 0,08 1 sept. . 0,24 23 » 0,24 20 oct 0,30 0,08 : CNE NE 0,18 0,07 22 nov s 0,17 o,oëô

- . » - Eu e - Les variations observées sur la région 5 850-6 Soo À paraissent en accord avec les observations très discontinues de

Garrigue faites au Pic du Midi sur la raie 6300 (25): il trouve en effet une intensité plus grande en hiver.

On est donc conduit à penser que cette raie joue un rôle considérable dans cette région de l'émission du ciel nocturne.

Les quelques observations de la région bleue donnent une idée de la variation de l'indice de couleur du ciel. Le graphique tracé joint aux variations annuelles de brillance ne semble pas confirmer d’une façon nette les remarques de J. Rudnick (26) selon lesquelles le bleu et le rouge auraient parfois des variations de sens contraire.

Variations diurnes. — Les variations de la raie verte ont été bien étudiées par Mc Lennan et ses collaborateurs (27); Lord Rayleigh (28) ; H. Garrigue (29).

Mes observations permettent d'atteindre plutôt la région rouge.

L’enregistreur est très bien adapté à l'étude des variations diurnes.

Au début la période de rotation de chaque filtre était d’une heure ; on avait donc un point pour chaque filtre chaque heure. Par la suite cette période a été réduite et on a eu plus de trois points par heure pour chaque filtre.

Les indications lues sur les enregistrements ont été reportées sous forme de courbes. Environ 50 courbes ont été tracées en 1937 et 1938.

Toutes ces courbes correspondent à des lumières filtrées et en particulier le filtre OG2 a toujours été employé. Son indication peut être considérée comme la lumière globale du ciel nocturne d’après ce qui a été vu au chapitre II. Les autres filtres employés n'ont pas donné lieu à des remarques spéciales ; le filtre à raie verte n’a pas donné d’indications intéressantes.

Aucune forme véritablement typique n’a pu être établie. On peut cependant noter les caractères communs suivants :

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Forme primitive. — Les courbes sont presque plates avec une très légère concavité tournée vers le haut; donc tendance très nette à un minimum vers le milieu de la nuit (mais non à heure fixe). La différence entre la moyenne et les valeurs extrêmes d’une même nuit atteint rarement 10 0/o de cette moyenne.

Déformations. — À partir de ce schéma simple on constate :

— des accidents locaux durant une demi-heure ou une heure et donnant à certaines courbes une forme ondulée. L’amplitude de ces oscillations est faible ;

— des variations lentes, probablement liées à la variation annuelle qui donne à certaines courbes la forme montante alors que d’autres ont une forme plus nettement descendante.

Ces deux genres de déformations expliquent qu’on puisse

l4 Février 1939 I | | Le ]

| 21 Avril 1939 Il 1! | ]

| | 2 Mars 1938 | | | = ]

heures locales Fig. 15. — Formes de courbes de variations diurnes. I Forme « primitive » ondulée.

II Forme ascendante.

TT Forme descendante.

Les ordonnées sont les rapports Ciel/Etalon I. Les abscisses sont les heures locales.

trouver des maximums sur certaines courbes et que d’autre part on ne puisse trouver le minimum de la forme primitive exactement à la même heure lorsqu'il se manifeste d’une façon nette (fig. 15)