LES AMIRAUX D.VVIS ET SANDS. — LE GRAND EQUATORIAL

Le contre-amiral Charles Henry Davis, chef du bureau de la Navigation au département de la Marine, succéda à Gilliss dans ses délicates et importantes fonctions. Sa superintendance fut d'ailleurs de très-courte durée : aussi ne put-elle être, au point de vue astronomique, qu'une continuation de celle de Gilliss ; mais, au point de vue de l'organisation intérieure, elle fut marquée par un ftiit de la plus haute portée, la séparation complète de l'Observatoire et du Dépôt des cartes, plans et instruments de la Marine.

Cependant, et avec juste raison, l'Observatoire continua à rester chargé de la surveillance et du réglage des chronomètres de la marine de l'Etat.

Au mois de mai 1867, ^® contre-amiral Davis quitta l'Observatoire pour prendre le commandement de l'escadre du Sud de l'Atlantique ( • ) .

(*) Parmi les travaux publiés par rObservatoiro pendant la direction de l'amiral Davis, nous signalerons surtout les deux suivants, dus à M. S. Newcomb, et qui sont insérés dans les Àstronomical observations made during the year 1 865 :

1^ Un Mémoire sur le cercle méridien de Gilliss, où Ton trouve une méthode aussi correcte qu'ingénieuse pour l'étude des erreurs de graduation d'un cercle divisé.

a® Une étude comparative des différentes méthodes destinées à donner la parallaxe du Soleil , et surtout une discussion savante des observations faites jusqu'alors de la planète Mars, lors de son opposition. Ce beau Mémoire a pour titre : Investigation on the distance of the Sun and of the éléments which dépends upon it.

Le contre-amiral Benjamin-F. Sands lui succéda.

Outre les travaux astronomiques courants, TObservatoire consacra une partie de ses forcies à la mise en œuvre des matériaux accumulés depuis sa fondation et à quelques expéditions astronomiques du plus haut intérêt. Les plus importantes publications de cette période sont les suivantes :

En 1867 paraissait un Rapport du professeur Harkness sur la différence de longitude entre Washington et la Havane; S". Newcomb donnait aussi les positions des étoiles fondamentales observées à Washington de 1 862 à 1867, et le Catalogue de i5i étoiles contenues dans l'amas de Praesepe.

En 1869, les zones observées au cercle mural de 1846 à 1849 étaient publiées par le professeur Goffin. Les zones observées à la lunette méridienne dans le même intervalle paraissaient en 1870.

Cette année 1870 fut marquée par la publication d'un beau Mémoire de M. S. Newcomb sur les ascensions droites des étoiles équatoriales fondamentales et les corrections nécessaires pour ramener les ascensions droites des différents catalogues à un système moyen homogène (<).

En 1871 le professeur Yarnall publia les résultats des observations faites au cercle mural et à la lunette méridienne de i853à 1860, et le catalogue général qui résume toutes les observations faites à Washington de i845 à

(*) Right ascensions of the equatore al Jundamental stars, and corrections necessàrjr for réduction of right ascensions of différent Catalogues to a mean homogeneous sjrstem.

1 87 1 ; ce Catalogue donne les positions de i o 000 étoiles environ.

L'Observatoire organisa, en outre, deux expéditions, Tune à la station de Plover Bay (détroit de Behring), pour observer l'éclipsé totale de Soleil du 7 août 1869 [fig» 1 2), l'autre à Syracuse et à Gibraltar, où les professeurs Newcomb, Hall, Harkness et Eastmann observèrent l'éclipsé totale du 22 décembre 1870 [fig» i3). Ce sont ces expéditions américaines qui, les premières, ont constaté la présence de trois raies brillantes dans le spectre de la couronne, et établi par là la nature de ce phénomène ; on sait que cette observation a été confirmée plus tard par M. Janssen.

Mais Tévénement capital de la superintendance de l'amiral Sands a été la construction et l'installation du grand équatorial. Celui que possédait l'Observatoire de Washington était, en effet, inférieur à ceux qu'avaient alors la plupart des auti*es Observatoires du pays. D'un autre côté, tout ce que l'on pouvait trouver dans le ciel* avec un équatorial de pareille dimension paraissait avoir été obtenu ; pour faire progresser la science astronomique et étudier, sérieusement les astres faibles, comme les satellites des planètes qui limitent actuellement notre système, et aussi pour pénétrer au delà de ses limites actuelles, il semblait nécessaire d'augmenter beaucoup la puissance d'éclairement et de définition des instruments employés.

Ce vœu, émis depuis quelques années par les savants astronomes de l'Observatoire de Washington, reçut une première sanction en 1870 : l'article 18 à\\ Naval appropriation Bill, approuvé le 1 5 juillet de cette année, au-

torise, en effet, le superin tendant de l'Obsei-vatoii-e naval à entamer des négociations " avec un constructeur américain, pour la conslrnclion d'un étiuatorial ayant les

- Desain de M. Eartmann.

plus grandes dimensions possibles, mais ne coûtant pas plus de Sooaa dollars (aSoooo francs). i

Dès le mois d'août suivant, le professeur S. Newcomb, représentant l'Observaioiie, et MM. Alvan Clark et fils, de Cambridge (Massachussets), avaient arrêté les con-

ditions du Iraité. Ces habiles constructeurs s'engageaient à fournir et à monter, dans tm délai de cjuatre ans, un étjuatoriiil de 26 pouces (©"tGS) d'ouverture libre, avec

Fis. i3.

cercles divisés, mouvement d'horlogerie, oculaires ordinaires, micromètres à fils, micromètres circulaires, micromètre à double image d'Aiiy et un speclroscope.

Ce traité fut approuvé par le Congrès, dans la session suivante, le 3o juin 187 1 ( ' ).

MM. Clark se mirent immédiatement à l'œuvre ; le 3o décembre suivant, les disques de robjectif, pris à la belle manufacture de Chance et C'*, de Birmingham (Angleterre), étaient entre leurs mains , et le travail optique commençait; il fut termine en novembre 1872. Cet objectif, dont la distance focale est de9™,95, est un des chefs-d'œuvre de Clark ( ^ j : à la distance de 1 83 mètres, il dédouble deux i 'points lumineux distants de 2"»**,5, ce qui correspond à un pouvoir séparateur àe 0*^,28. Les nombres donnés autrefois par Dawes et Foucault, nombres qui correspondent ^aux conditions d'observation les plus favorables, lui ''^assigneraient wxi pouvoir séparateur de o''5 2; les limites '^assignées à la puissance optique d'une lunette ont donc été presque complètement atteintes par MM. Clark. i L'examen de M. Newcomb ne s'est d'ailleurs point 'itorné là après : avoir exactement mis au point sur un 1 astre faible, par exemple Obéron, l'un des satellites d'Uranus, il a recouvert presque tout l'objectif, sauf les bords, d'une calotte opaque de o^'^jSi de diamètre, ne laissant ainsi libre qu'une couronnede 0^,076 de largeur; ''cependant l'astre resta visible avec la même netteté et sans que l'on fût tenté de changer la mise au point de ' ' ^instrument*

(*) Instruments and Publications of the United States Naval ObservatorjTy 1 845- 1876.

(') Suivant la règle adoptée par Clark, les deux faces du crown et la face du fllnt qui le touche ont même courbure ; Tautre face du flint est, au contraire, presque plane.

En outre, l'objectif supporte parfaitement le grossissement de 1 120 fois, et celui de iSso par occasion quand • l'atmosphère est pure.

Ces résultats, dont les artistes américains ont le droit de s'enorgueillir, font aussi le plus grand honneur à la science française ; c'est, en effet, en suivant pas à pas les méthodes d'examen données par l'illustre Foucault que MM. Clark ont pu les obtenir si rapidement et si sûrement. La partie mécanique était d'ailleurs menée avec autant d'activité; en même temps l'Observatoire faisait construire le bâtiment même de l'Équatorial, construction autorisée en juin 1872 par un vote du Congrès,

Aussi, le 20 novembre 1873, M. S. Newcomb pouvait prendre possession de ce bel instrument [Jig, i4), dont il avait constamment suivi et dirigé la construction dans les moindres détails et qui n'a actuellement qu'un seul ri* val au monde, le grand équatorial de M. Newall (/%".. i5) en Angleterre ('). La somme totale à payer aux constructeurs ne dépassait que de quelques milliers de francs les 25oooo francs prévus, et l'ensemble des constructions avait coûté i4ooo dollars (70000 francs).

Le dôme qui abrite l'Équatorial d'Alvan Clark a été établi au sud du bâtiment principal et au même niveau que lui ; les communications sont ainsi plus faciles et la stabilité de l'instrument plus grande, sans qu'il en résulte aucune diminution réelle du champ d'observation.

Dans la construction du dôme, il n'entre pas de maçonnerie : les parois verticales sont formées d'un fort ca-

(*) Voir les Observatoires et V Astronomie pratique ^ K® Partie^ p. i/p.

Grand équalorinl de l'Observiilairc de VTasbioglon.

Equaloml de H. Ijewiill.

nevas de bois de chêne, recouvert exte'rieurement de lames de fer galvanisé et intérieurement de toile à voile silicatisëe ; le dôme lui-même consiste en une charpente en sapin recouverte du même métal. La température à l'intérieur du dôme se maintient ainsi très-voisine de celle de l'air extérieur. Par exemple, le 2 mars 1874^ l'un de nous a pu vérifier que, le dôme n'ayant pas été ouvert depuis douze heures, la température intérieure était de 6 degrés, le thermomètre extérieur marquant 5 degrés. Nous citerons encore à Fappui les chiffres suivants qui nous ont été communiqués par M. S. Newcomb; le 26 septembre 1874 on avait :

Temp. eit. Temp. int.

A 2 heures du soir 26,7 35,8

A 7 heures du soir 21,4 32, o

En outre, les trappes servant à l'observation ont ici 2 mètres de largeur; l'équilibre de température entre l'extérieur et l'intérieur du dôme s'établit donc presque immédiatement après leur ouverture, et se maintient ensuite.

Cette condition est une des plus importantes qu*il faille chercher à obtenir dans l'emploi des grands instruments, où les moindres ondulations de l'air au voisinage de l'objectif sont considérablement amplifiées par l'instrument lui-même ( * ) .

(^) Il est encore intéressant de remarquer à Ce sujet que l'objectif lui-même, surtout lorsqu'il atteint ces dimensions, est en général très>sensible aux variations de la température. Ainsi^ pour l'objectif qui nous occupe, l'aberration, qui est presque nulle pour une température moyenne de l'atmosphère, devient positive si la température augmente^ et négative si, au contraire, cette température diminue*

Mais ce ne sont point seulement les hautes qualités optiques de son objectif qui font de cet ëquatorial un instrument remarquable : certains détails de sa monture sont fort intéressants à connaître.

Le mouvement d'horlogerie qui entraîne tout Téquatorial, pour lui permettre de suivre les astres dans leur course diurne, a pour moteur (^) un tourniquet hydraulique [fi^, i6), de la forme d'un moulin à écorcer [Barher*s mill). Les n°* I et II montrent comment le mouvement de rotation produit par ce tourniquet se communique à la poulie P' située hors de la cave, dans la salle même d'observation, et dont l'axe A est l'arbre véritable de tout le système entraîneur; car c'est son mouvement qui, au moyen d'engrenages multiplicateurs, est transmis à la tige T qui commande l'axe horaire. Le problème à résoudre pour obtenir un mouvement régulier de l'équatorial est donc de rendre uniforme le mouvement de l'axe A.

Un premier mode de réglage consiste à agir sur le débit même du moteur; la corde sans fin qui réunit les deux poulies P et P' passe, suivant la disposition bien connue sous le nom de bride d'Huyghens [Huyghens loop) (' ), sur quatre poulies à axe horizontal/?,/?', p\ , p"[^ dont les deux supérieures/? et/?' sont fixes, tandis que les deux poulies inférieures sont au contraire mobiles : l'une d'elles /?' porte un poids B' et est entièrement libre ; l'autre porte également un poids B, mais elle est, en outre, reliée avec une valve V, dont les inclinaisons par rapport à

(*) Ce moteur est aménagé au-dessous de l'instrument, dans une cave de quelque profondeur, afin que Teau n'y gèle jamais. (*) HuYGHENS, Horologium oscillacorium, etc.j Paris, 1678.

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Taxe du conduit C, règlent le débit de Teau. Or, dès que l'axe A tourne trop vite, le poids B descend et la valve se relève de façon à diminuer l'arrivée du liquide.

Mais là n'est point le véritable régulateur : son organisme principal est un pendule conique qui fait une révolution en deux secondes de temps. Pour assurer l'isochronisme de ses oscillations, on n'a pas fait passer Taxe horizontal de la fourchette qui le supporte par le centre de la tige verticale A (n® III), mais latéralement et à une distance telle, que l'inclinaison moyenne de la tige du pendule corresponde au minimum de vitesse de l'axe A. L'extrémité inférieure du pendule passe dans une fente pratiquée suivant l'un des rayons d'un cercle massif C qu'il entraîne dans son mouvement et qui fait fonction de volant ; dès que la vitesse de rotation de l'axe A vient à augmenter, le pendule s'écarte de la verticale, tendant déjà lui-même à ramener l'équilibre. Mais il existe encore un troisième auxiliaire; le cercle C et l'axe A, d'ailleurs isolés l'un de l'autre par un anneau en ivoire, sont réunis constamment par deux ressorts métalliques a et a^ avec les deux pôles d'une pile dont le circuit traverse un électroaimant E ; d'autre part, le cercle C porte à l'extrémité extérieure de la fente un contact métallique B. Aussitôt que la vitesse de A atteint une valeur suffisante, la tige du pendule, qui s'est écartée successivement de la verticale, vient toucher B, le courant est établi, le marteau de l'électro-aimant frotte alors contre le cercle C et fait fonction de frein pour ralentir le mouvement et ramener la vitesse de A à une vitesse maxima qu'elle ne peut dépasser.

La transmission du mouvement de la tige T à l'axe ho-

Moteur et r^uleleur de l'ëquatorial de Wa^jpg^j:

raire est également à noter. Le problème final à résoudre consiste à commander Tare d'un secteur de cercle au moyen d'un tambour qui, par une série d'engrenages, reçoit le niouvement de la tige T. Jusqu'ici, en général, on dentait le tambour et le secteur d'une façon convenable ; Clark emploie dans le même but trois lames de laiton très-flexibles dont il fixe l'une des extrémités au tambour, l'autre au secteur et qu'il enroule sur le tambour, les deux latérales dans un certain sens, et la troisième médiane en sens in verse. Lorsque le tambour tourne, il déroule une de ces lames et enroule les deux autres, entraînant ainsi le secteur, et avec lui l'axe horaire, d'un mouvement doux et sans temps perdu (^). Les dimensions du secteur et du tambour sont d'ailleurs telles, que la durée totale de la course du premier est d'environ cinq heures : c'est la durée moyenne d'une bonne nuit d'observation ; quand le secteur est au bout de sa course, il faut tourner à la main l'instrument en sens inverse.

Ajoutons encore que le secteur est monté sur Taxe horaire au moyen d'un cc»llier à vis, de façon que l'on peut

volonté les rendre indépendants F un de l'autre ou, au contraire, leur faire faire corps ; en desserrant la vis, on rend le secteur libre par rapport à l'axe horaire. On peut alors donner à l'instrument telle position que l'on désire pour une autre observation, sans arrêter pour cela le mouvement d'horlogerie. Celte vis de serrage, ainsi que celles qui déterminent les mouvements dé rappel en ascension droite et en déclinaison, se manœuvre du siège

(*) Ce ' système de transmission a été appliqué par Clark à tous ses équatoriaux.

même de l'observateur, au moyen de cordes agissant sur des poulies qui forment les têtes de ces différentes vis. D'ailleurs la lecture des cercles de calage se fait aussi de ce même siège, au moyen d'une jumelle de théâtre.

L'éclairage du micromètre est obtenu bien simplement dans la plupart des cas; celui-ci est percé latéralement d'une fente en face de laquelle on place une lanterne. Pour l'observation des astres faibles, on emploie un tube de Geissler rouge et en forme d'anneau circulaire, disposé convenablement dans l'intérieur du micromètre.

TRAVAUX RléCENTS. — LE MONDE d'uRANUS ET DE NEPTUNE.

MM. les professeurs S. Newcomb et Holden, puis plus tard Hall et Holden, furent chargés d'utiliser ce bel instrument. Ils firent avec lui un certain nombre d'observations physiques de Mars, lupiter et Saturne ; des dessins de la nébuleuse Oméga ( n** 44^^ ^^ Catalogue général d'Herschel), de la nébuleuse annulaire de la Lyre (G. C. 444?) » delà nébuleuse d'Orion (G. C. 1179)1 et de la nébuleuse signalée par Tempel dans les Pléiades, ainsi que de nombreuses observations micrométriques des compagnons de Sirius et de quelques autres étoiles doubles, travaux qui ont tous de Timporlance. Mais il faut surtout citer (* ) une

(* ) The Uranian and Neptunian Systems investigated with the iQ-inch equatorial of the United States naval Observator/, by Simon Newcomb, professor of the United States Navy. (Washington, observations for 1873. Appendix I.)

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longue série d'observations faites par Newcomb et Holden, en 1873 et 1874, des systèmes d'Uranus et de Neptune dont l'observation continue, faite avec un instrument aussi puissant, offrait alors un grand intérêt.

W. Herschel avait annoncé que la planète Uranus était accompagnée de six satellites (^); mais, si l'existence de deux d'entre eux (II et IV), qu'Herschel avait découverts les premiers et qu'il appelle constamment le Premier et le Second, est absolument certaine, il est impossible d'en dire autant des quatre autres; les observations que l'astronome de Slough cite dans ses Mémoires offrent beaucoup de prise au doute, et John Herschel déclare lui-même qu'il ne trouve, ni dans ses observations (i8?.8 à i832), ni dans celles de son père, aucune preuve nette de leur existence. Lamont, qui fit en i838 à Munich une série d'observations du monde d'Uranus, déclarée aussr n'avoir jamais vu qu'une seule fois un autre satellite que les deux premiers d'Herschel.

Dès que M. Lassell eut construit son télescope de 2 pieds ('), il porta son attention sur cette question; et

(*) Voici, d'après cet illustre astronome, les durées de révolution de ces satellites, en suivant l'ordre de leurs distances à la

planète :