Mémoires de l’Académie des sciences, année

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mesurer, non pas des parallaxes, mais des arcs de parallèles célestes. Lorsqu’une lunette , montée sur un pied parallatique (axe principal de rotation rendu parallèle à l’axe du monde), est établie de manière qu’en tournant autour d’un second axe perpendiculaire au premier, elle

J misse être amenée à faire tous les angles imaginables avec ’axe principal {parallèle à l’axe du monde), on a ce qu’on appelle V équatorial , instrument capable d’être dirigé successivement vers tous les astres du firmament et de les suivre dans leur mouvement diurne, (lambey et Brunner se sont, à notre époque, distingués dans la construction de ces instruments, dont les principaux observatoires de l’Ancien et du Nouveau Monde sont aujourd’hui pourvus. L’équatorial de l’Observatoire de Paris a été, sur les indications d’Arago1, entouré d’un dôme rotatif, le plus grand qui existe; mais les dépenses qu’il a occasionnées, ne paraissent pas être en rapport avec les avantages qu’on s’en était promis pour la science.

S’il est utile et nécessaire d’avoir des instruments, véritables explorateurs ou chercheurs de découvertes, susceptibles d’être dirigés , ad libitum , dans toutes les directions du ciel, on a dû aussi de bonne heure songer à avoir des instruments à demeure, fixés dans des directions données, pour prendre les deux coordonnées célestes, l'ascension droite et la déclinaison. Le cercle mural, ainsi appelé parce qu’il est fixé à un axe horizontal, tournant

1. François Ârago (né en 1786 à Estagel, mort en 1853) continua en Espagne (1806-1807), avec Biot, les opérations géodésiques de Méchain et Delambre, devint en 1809 membre de l’Académie des sciences, et, en 1832, secrétaire perpétuel de cette assemblée. En 1830, il entra à la Chambre comme député des Pyrénées-Orientales et fit, en 1848, partie du gouvernement provisoire de la République. 11 popularisa l’astronomie par des cours faits à l’Observatoire, dont il était directeur. Il refusa le serment au second Empire. Ses travaux scientifiques, < parmi lesquels on remarque ceux qui ont pour objet la lumière, parurent, ainsi que son Astronomie populaire, après sa mort, par les soins de M. Barrai.

sur deux coussinets placés dans l’intérieur d’un mui% sert â mesurer la déclinaison (boréale ou australe) des astres, o’est-à-dire leur distance à l’équateur du monde. A cet effet, une lunette est attachée à ce cercle, exactement placé dans le méridien du lieu et ayant par conséquent son axe orienté dans le sens est-ouest. On arrive ainsi, sans la moindre peine , ce à quoi les anciens n’étaient parvenus que péniblement à l’aide d’un gnomon, à savoir quels sont les lieux que le Soleil occupe successivement dans son mouvement propre apparent, combien dB jours le Soleil séjourne alternativement au midi de l’équateur (déclinaison australe) et au nord de ce plan (déclinaison boréale), que c’est dans une zone comprise entre 23* 27' j de déclinaisoli australe et de 23° 27' £ de déclinaison boréale qu’est contenu le plan de l’écliptique, etc*

La lunette méridienne , qui sert à déterminer l'ascension droite ou l’instant du passage des astres par le plan du méridien , est fixée de façon que son axe optique puisse prendre toutes les directions possibles dans le plan méridien du lieu où elle a été établie. L’emploi de la lunette méridienne a depuis rendu inutiles tous les instruments de la gnomonique. Mais cet emploi a exigé des mesures d’une grande précision, à commencer par celle du temps.

Les cercles muraux de Fortin et de Gambey, comme les lunettes de Lerebours et de Segretan, sont bien connus des astronomes observateurs.

Les derniers perfectionnements apportés au télescope sont dus à Léon Foucault1. Cet habile physicien astrono-

1. Léon Foucault (né à Paris en 1819, mort en 1869) se livra à l’étude des sciences médicales, avant de suivre celle des sciences physiques. Il se fit d’abord connaître par des travaux sur la vitesse de la lumière, faits en commun avec M. Fixeau; puis il démontra la rotation de la Terre, inventa le gyroscope, perfectionna le télescope par l’argenture du miroir réflecteur, etc. U fut, depuis 1865, membre de l’Académie des sciences.

me, trop tôt enlevé à la science, réalisa ce qu’avait vainement tenté Steinheil, de Munich : il remplaça avec avantage les miroirs métalliques par des miroirs de verre argenté, d’une forme expérimentalement appropriée1. « Nous n’en sommes plus, disait-il, à construire des miroirs exactement paraboliques, et nous croyons mieux faire en les terminant par une surface expérimentale qui possède expressément la propriété d’agir de concert avec le système de ver- res ampliücateurs de l’oculaire, pour assurer la perfection ' de l’image résultante. » — Un grand télescope, construit sur ces données, a été installé à l'Observatoire de Paris*.

On doit aussi à l’esprit inventif dç Léon Foucault un hêliostat, instrument destiné à réfléchir la lumière solaiie dans une direction fixe et indépendante du mouverhent diurne; ' *

Pendule sidérale; — Chronomètre.

Pour la détermination du jour sidéral ou de l’ascension droite d’un astre, le choix de telle ou telle étoile comme point de départ du passage au méridien est indifférent.

Mais, dans l’impossibilité de s’entendre sur ce choix, puisque les mêmes étoiles ne sont pas visibles dans les hémisphères boréal et austral , on a pris pour cèrcle horaire initial (coïncidant avec 0h 0m 0‘ de la pendule sidérale) le cercle qui aboutit à l’équinoxe du printemps, c’est-à-dire au point de l’équateur que le Soleil rencontre en allant du midi au nord de ce plan.

On ignore le nom de l’artiste qui le premier substitua, dans les horloges portatives , au poids moteur le ressort plié en spirale et enfermé dans un barillet. Cette précieuse ,

1. Léon Foucault, Mémoire sur la construction des télescopes en

verre argenté ; Paris, 1859, in-4*. . . . , , ' . .

2. A. Boillot, L'astronomie au dix-neuvième siècle, p. 190 (Paris,

invention paraît remonter au commencement du seizième siècle. Plus tard, Huygens, Hooke et l’abbé Hautefeuille revendiquèrent chacun l’honneur et le profit de l’invention du ressort spiral isochrone, régulateur du balancier, ce qui fit naître de vives discussions entre les divers

prétendants. '

Dans les chronomètres ou montres marines, si commodes pour la détermination de la longitude géographique, les constructeurs s’attachèrent principalement à neutraliser l’influence exercée par lé moteur sur le régulateur. C’est dans ce but que fut inventé l’échappement. Harrison et Thomas Mudge, en Angleterre, Pierre Leroy, Berthoud et Bréguet, en France, firent faire, depuis le milieu du dix-huitième siècle, les plus rapides progrès à l’horlogerie, indispensable auxiliaire de l’astronomie. Cependant, quelle que soit l’habileté des constructeurs de chronomètres, « la sphère céleste est encore, a dit Arago, pour qui sait y lire, le plus direct, le plus sûr, le plus exact des instruments de longitudes. »

Micromètres.

En 1748, Bouguer, près de cent ans après Auzout1, pour mesurer la valeur angulaire d’un astre grossi par la lunette, imagina un micromètre auquel il donna le nom à'hèliomèlre. A l’extrémité du tuyau étaient placés, l’un à côté de l’autre, deux objectifs de foyer égal et correspondant à un même oculaire. Mais à l’héliomètre de Bouguer, de même qu’à celui de Fraunhofer, on préféra les micromètres ordinaires,. perfectionnés.

1, Voyez plus haut, p. 442. — D’après des documents laissés par Flamsteed, Gascoigne, qui perdit la vie à la bataille de Morston-More, dans les troupes de Charles I", inventa le micromètre avant Auzout. Il eut aussi le premier l’idée de combiner le télescope avec le quart du cercle. (Derham, Philosophical Transactions, année 1723.)

ASTRONOMIE MOBERNE.

Rochon construisit un micromètre qui se plaçait devant la lunette et était, formé de deux prismes achromatiques de cristal de roche, mobiles circulaircmcnt l’un sur l’autre. Il le modifia bientôt en n’employant qu’un seul prisme de cristal de roche, achromatisé avec deux prismes de verre ordinaire, et en le faisant mouvoir le long de l’axe dans l’intérieur de la lunette. Le nouveau micromètre de Rochon provoqua une vive polémique de la part de Maskelyne* et de Boscowich*, qui revendiquaient la priorité de l’invention. Ce qu’il y eut de plaisant, c’est que l’instrument, objet d’une querelle dans laquelle intervint . l’Académie, fut d’un usage à peu près nul.

\V. Herschel s’attacha beaucoup à perfectionner les micromètres. Son micromètre à fil horizontal fixe (coïncidant avec un arc de parallèle) et à fil mobile, pouvant recevoir toutes les inclinaisons de 0 à 160 degrés, a été décrit dans les Philosophical Transactions de 1781. Herschel s’en servit avec avantage, pour trouver les angles de position, dans ses travaux sur les satellites d’Uranus et les étoiles doubles. Il lui substitua plus tard le micromètre à lampe.

1. Navil Maskehjne (né en 1723 à Londres, mort en 1811) publia pendant quarante-cinq ans The naulical Almanach, célèbres éphémérides dont il avait emprunté le plan à La Caille. Il répéta en Ecosse les opérations tentées par Bougucr au Pérou pour mesurer l’attraction des montagnes.

2. Joseph Bnscowich (né à Raguse en 1711, mort à Milan en 1787) entra dans l’ordre des jésuites, remplit, pour la cour de Rome, plusieurs missions diplomatiques, et, après la suppression de son ordre, il se fixa à Paris, oit il devint directeur de l’optique de la marine. Aussi bon mathématicien qu’habile astronome, il s’est principalement fait connaître par Opéra pertinenliaad. opticam et astronnmiam, etc., Bassano, 1785, 5 vol. in-4°; par Elementa universa matheseos, Rome, 1753, 3 vol. in-4”, et De maculis solaribus (Rome, 1736) où se trouve la solution géométrique du problème de l’équateur d’une planète par trois observations d’une tache. Vers la fin de sa vie le P. Boscowich fut atteint d’aliénation mentale, quitta la France, se retira à Milan et recouvra la raison peu de temps avant sa mort.

A notre époque, Brewster et Arago se sont particulièrement occupés du perfectionnement du micromètre.

Théodolite. — Sextant.

La combinaison de deux cercles gradués, servant à la fois à la mesure des angles horizontaux et des angles verticaux, dut se présenter de bonne heure à l’esprit des artistes. Aussi ignore-t-on le nom de l’inventeur de l’instrument qui réalisa cette combinaison et à laquelle on donna plus tard le nom de théodolite 5. Sis s on le perfectionna au commencement du dix-huitième siècle ; on trouve la description de son théodolite dans Gardner, Practical surveying improved , et dans la Géométrie pratique de Maclaurin (Londres, 1745, in-8).

Le sextant ou arc de 60 degrés (le sixième de la circonférence, d’où le nom de sextant) a remplacé le quadrant, le quart de cercle des anciens; il est propre à mesurer des angles de 120*. Si l’arc que peut décrire l’alidade du miroir mobile, est de 45°, on aura ï octant (le huitième de la circonférence), propre à mesurer des angles compris entre 0° et 90°. Halley, dans un mémoire publié en 1731, fit le premier ressortir l’utilité de ces instruments pour prendre la hauteur du Soleil sur mer. Leur usage est depuis lors répandu dans toutes les marines.

Temps moyen. — Équation du temps.

Jusqu’en 1816, les horloges étaient réglées, à Paris et dans beaucoup d’autres villes, sur le midi vrai , c’est-à-dire

1. On a beaucoup disserté sur l’étymologie de ce nom qui, s’il vient du grec 6ecu>p.«i, regarder, et 86Xix°î» long > devra s’écrire théodoUque et non théodolite.

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sur le passage exact du Soleil au méridien. Or on ne tarda pas à s’apercevoir que les horloges ainsi réglées tantôt avançaient, tantôt retardaient sur le midi vrai, dans le cours de l’année. Suivant le gros du public, c’était la faute des horlogers, accusés de maladresse. Les gens plus instruits ne s’y trompaient pas r le mouvement des horloges étant un mouvement égal, uniforme, ils en induisaient naturellement que l’inégalité devait venir du Soleil lui-même.

Si, dans son mouvement annuel (bien distinct du mouvement diurne, qui est sensiblement uniforme), le Soleil (en réalité la Terre) se déplaçait chaque jour de la même 360®

quantité de . Q— — = 59' 8", 3 (près d’un degré), sans .

üb5 J*

jamais abandonner le plan de l’équateur, il serait toujaürs parfaitement d’accord avec les horloges bien réglées ; en d’autres termes, le temps moyen , qu’indiquent les horloges, serait toujours identique avec le temps que donnerait ce soleil fictif. Or il n’en est point ainsi. La vitesse angulaire du Soleil varie chaque jour, de manière à s’écarter d’environ 2' en plus ou en moins de 59' 8''. A cette inégalité il faut aussi ajouter, comme élément du problème, l’obliquité de l’écliptique. Réduire le temps inégal, indiqué par le Soleil, à un temps égal marqué par une horloge bien réglée, voilà ce qu’on a nommé V équation du temps. Pour cela, il suffit de retrancher ou d’ajouter un certain nombre de minutes et de secondes (que donnent les Éphé-r mérides) au temps vrai, en dehors des coïncidences (qui ont lieu quatre fois par an) du soleil fictif avec le Soleil réel. Mais les époques de ces retranchements et de ces additions, ainsi que des coïncidences du temps vrai avec le temps moyen *, varient, parce que les points de l’orbite où le Soleil (la Terre) se meut ou sa transporte le plus

1. C’est en décembre, avril, juin et août, aux jours désignés dans les annuaires ou almanachs astronomiques, que le temps moyen coïncide actuellement avec le midi vrai.

vite (périgée) et le plus lentement (apogée) se déplacent eux-mêmes, quoique très-lentement, et que l’obliquité de l’écliptique ne demeure pas constante. Le problème est donc beaucoup plus compliqué que ne se l’étaient imaginé les anciens. L’équation du temps, telle qu’elle doit être comprise d’après les éléments indiqués, n’est connue que depuis 1672, époque où Flamsteed publia une dissertation sur ce sujet, à la suite des œuvres posthumes de l’astronome Horrox.

Tables de réfraction.

Tycho-Brahé s’était persuadé, comme nous l’avons vu plus haut, que la réfraction, — nulle au zénith ou à 90 degrés, et ayant son maximum à l’horizon, — cessait d’être sensible à 45 degrés. Mais il a été reconnu qu’à cette hauteur elle est encore d’un peu plus d’une minute. Dominique Cassini montra le premier la nécessité d’admettre une augmentation graduelle depuis le point zéro (zénith) jusqu’à son maximum à l’horizon. Mais il se trompa en supposant à l’atmosphère une densité constante'. Sa Table des réfractions est fondée sur ce principe erroné.

Ce n’est guère que depuis les travaux de Bouguer (né en 1698, mort en 1758) que l’on s’est rendu mieux compte du phénomène, en partant de cette donnée fondamentale que l’atmosphère diminue de densité à mesure qu’on s’élève audessus du sol, que le rayon lumineux d’un astre n’arrive à l’œil que par une courbe, et que l’œil n’aperçoit les objets que dans la direction du dernier élément de cette courbe, suivant la ligne droite tangentielle. Bougueravait observé, dans son voyage au Pérou, que la réfraction horizontale, dans la zone torride, est moindre que dans les zones

1. D. Cassini, De solaribus hypothesibus et refractionibu* Epistolæ III; Bologne, 1566.

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tempérées, et qu’elle diminue à mesure qu’on s’élève dans l’atmosphère par l’ascension d’une haute montagne. Il insista le premier sur la nécessité de tenir compte des variations barométriques et thermométriques pour la détermination exacte des réfractions. Enfin il donna le nom de solaire à la courbe que décrit le rayon lumineux en traversant l’atmosphère, courbe dont s’était déjà occupé Taylor dans son Methodus incrementorum directa et inversa. La théorie physico-mathématique fut depuis lors traitée par Bradley, Simpson, Euler, Lambert, T. Mayer, Lagrange, Laplace et Borda.

La Table des réfractions publiée par Bradley fut généralement adoptée par les astronomes de la seconde moitié du dix-huitième siècle. Lambert établit, dans les Mémoires de TAceidèmie de Berlin , année 1772, que la vapeur d’eau n’influe en rien sur la puissance réfractive de l’air, ce qui a été depuis reconnu exact. L’observation « que la chaleur diminue avec la hauteur de l’atmosphère, sensiblement en progression arithmétique, » conduisit Lagrange à une expression analytique fort simple de la réfraction. Lambert élucida le mieux la théorie de la réfraction en prenant pour point de départ l’observation des objets terrestres. Ainsi, le soipmet d’une montagne paraît toujours plus élevé qu’il n’est réellement, de même qu’une étoile, vue à l’horizon, est en réalité au-dessous. Mais Lambert remarque ici, avec raison, que la réfraction à l’horizon peut varier de plusieurs minutes de degré, suivant la constitution physique de l’atmosphère. C’est ce qui explique, entre autres, pourquoi on aperçoit quelquefois du littoral de Gênes les montagnes de la Corse, tandis que ces mêmes montagnes sont invisibles dans d’autres moments. Enfin, malgré les progrès de la science, les Tables de réfraction sont encore loin d’être parfaites.