I II

Fig. 23.

I. Observation et dessin de II. Oldenbourrj, le 19 octobre 1672.

II. Dessin de Saturne par Huijf/ens (lettre à .1. Gallois, décembre 1672.)

posé l'anneau en deu.x, mais c'est Cassini, en KiT.'l, qui indique avec précision qu'il (!st partagé dans sa longueur par une bande noire, appelant l'attention sur ce fait que « la partie intérieure est fort claire, et l'extérieure un peu obscure, la différence de teinte étant celb; de l'argent mat et de l'argent bruni. «

•C'est à eux, en 166o. que remonlerait la premii-re constatation, suivant lliiu!, sans indiquer la source où se trouve confirmée une telle observation.

W. Herschel ne fit que préciser robservatioii de Cassiiii el c'est à tort que quelques aslronoaies parlent de bande hcrschclieniie: en fait, en 1789, cet observateur n'était pas encore convaincu qu'il y eut une séparation entre deux anneaux concentriques et Ton pouvait douter, selon lui, que cette bande noire correspondit à un vide effectif. En 1792, il reconnut que la bande se voit bien symétriquement, de part et d'autre, à égale distance de l'anneau extérieur, conformément aux assertions de Cassini et de Maraldi, mais ceci n'implique rien quant à son origine puisque sa cause première peut également agir svmétriquement; il nota, ce qui est plus inportant, qu'elle a des bords très nettement trancbés, ({u'elle paraît aussi noire que l'espace vide compris entre la planète et l'anneau — et, enfin, va conclure à une séparation réelle en deux anneaux concentriques.

A partir du milieu, dit-il, il (l'anneau) change de couleur et d'intensité; de sorte que, par un affaiblissement graduel, il ne conserve plus guère vers sa limite circulaire intérieure que l'intensité et la teinte des bandes obscures du disque.

De Vico, en 1842, confirme l'appréciation de Hooke en disant : « A partir de cette époque, les astronomes romains n'ont pas perdu Saturne de vue et ils ont pu constater que l'éclat et la couleur du corps de la planète sont très variables relativement à l'éclat lumineux de l'anneau. » Winston dit que Clarke vit une étoile entre Saturne et son anneau, ce qui prouve bien le vide de matière danu cette séparation; en est-il de même pour la division de l'anneau? ou bien s'agit-il d'une bande analogue à celles que nous apercevons à la surface de Jupiter, encore que plus foncée? On peut en décider, sans doute, par le passage de la lumière des étoiles, ce qui est assez rare et bref, ou bien lorsque ces régions se profilent sur la voie lactée; mais dans ce dernier cas les observations sont difficiles à cause de l'intensité du système saturnien qui illumine le champ. Le doute, au reste, n'est plus guère possible aujourd'hui : non seulement à travers la bande de Cassini, mais encore à travers certaines régions peu intenses de l'anneau, on peut nettement percevoir le contour du disque central lui-même.

Ainsi la division de Cassini est adoplée définitivement pour un vide 1res sensible de matière partageant l'anneau en deux

grandes zones concentriques. Puis, si l'on en croit Lalande, Short aurait aperçu plusieurs autres traits concentriques sur la partie extérieure de l'anneau; dans quatre occasions différenteS; Herschel vit de petits traits noirs sur Tune des anses, et non sur l'autre : celte dissyinétrie, et la place variable du trait, indiquait-elle une subdivision de l'anneau extérieur en deux parlies excentriques? Quetelet, en 1823, dédouble l'anneau extérieur; le 17 décembre 1825, le capitaine Kater le voit subdivisé par de nombreux traits noirs très rapprochés et note la môme apparence, mais très variable d'un jour à l'autre, en janvier 182G; le 2o avril et le 28 mai 1836, Encke voit une ligne noire qui divise l'anneau extérieur et les mesures micrométriques lui montrent que cette nouvelle subdivision est plus près de l'ancienne que du bord extérieur.

Le 29 mai 1838, de Vico observe la division d'Encke et, en outre, deux bandes noires sur l'anneau intérieur; Schwabe retrouve nettement la division d'Encke; ces quatre bandes sont rarement visibles ensemble, elles sont le plus souvent dissymétriques, sur l'une ou l'autre anse ; mais quelles sont les lois de leurs apparitions et disparitions? En 1843, Lassell et Dawes confirment encore la division d'Encke mais la situent, celle fois, plus près du bord extérieur et lui attribuent le tiers de la largeur de la bande de Cassini.

Nous avons d'autres observations singulières de Lassell, en 1850, de 0. Struve, Hind, de W. C. Bond et, surtout, de G. P. Bond qui constate que la division d'Encke n'est pas toujours visible mais que, malgré les difficultés dues à lirradiation, on peut apercesoir parfois d'autres bandes, nmltiples el très fines. Enfin, les tri'S importantes d('lerminalions de Trou- \'elol nous indiquent encoi'c une particulariti'' : très souvent, à sa plus grande courbure apparente, le bord concave de l'anneau intérieur paraît déchiqueté comme des flocons de fumée.

Que sont donc ces nouvelles lignes sombres, si déconcertantes par leurs variations? S'agit-il de divisions — permanentes ou variables? Ou bien n'y a-t-il là (ju'une simple illusion car, lorsqu'il s'agit d'objets d'une exlrème délicatesse, la physiologie et la |)sychologie cmli-ent enjeu et l'obserNateur ne perçoit généralement (|ue ce (juil cherche, par un étrange phénomène d'aulo-suggestion : à ce [)ropos, et sans être définitives, des

LA Di:COU\ Kr.TE DI3 L ANNEAU DE SATURNE PAR 111 :Y(;ENS 45

expériences exlrèmoment curieuses sont faites (le[)uis quelcjues années déjà.

Arago, cependant, a proposé deux expériences délicates, niais très ingénieuses, qui n'ont pas encore été réalisées : pour la réalité des divisions, chercher les minces filets lumineux du disque de la planète qui doivent provenir de la lumière traversant ces interstices; pour la réalité des divisions et aussi — dans le cas de rafOrmative — pour voir si les diflérents anneaux sont dans un même plan, étudier la loi de la variation de largeur des handes noires suivant le plan observé.

Ces questions, on le voit, sont loin d'être entièrement élucidées, et cet anneau parait encore plus merveilleux quand on songe à son aplatissement extrême : Schraeter évaluait à 0",1 son épaisseur apparente, J. Herschel à 0",03, et Bond a montré (ju'elle pouvait être considérée comme inférieure à 0', 01 !

A présent il nous paraît fort aisé d'interpréter les pliénoniî'nes que présente Saturne, et nous savons pourquoi l'anneau peut s'éclipser lorsque son plan passe par le soleil, comme cela eut lieu en 1G12 pour le plus grand découragement de Galilée : nos puissants instruments mettent alors en évidence, tous les quinze ans, une légère bande obscure en travers du disque de la planète. Ou bien encore le plan de l'anneau peut passer par la Terre, ce qui se présente aussi assez souvent, avec les mêmes apparences; et, de la sorte, nous apercevons tantôt l'une, tantôt l'autre face de cet anneau, qui peut arriver à déborder sur le disque et cacher les pôles de la planète. Nos prédécesseurs ont longuement discuté pour savoir si, oui ou non, l'anneau était capable de déborder le dis(jue, et ce fait, qu'il semble assez sinipb; a priori de déterminer par l'observation, est en réalité fort délicat : au point que nous avons, à cet égard, une série ininterrompue d'observations singulières par Picard en 1667, par Gallet, d'Avignon, en 1684, par Arago en 1824, par Schwabe en 1826, par W. Struve en 1828, etc.. G. P. Bond lui-même, dont les travaux font aulorilé en ce qui concerne les aspects du systèmie saturnien, trouve aux pôles de la planète une forme |)olygonale qui n'a ])as été coniii'mée; les mesures sont diflicilt'S, il v a des ombres ducs à réclairagc de la face r|ue nous ne voyons jjas, l'anneau est jx'ut-élrc ondulant, ou composé de plans dillérents... En fait, après lluygens, les pbénomènes périoditjues d'apparition et de disparition sont

LA DÉCOUVERTE DE l'aNNEAU DE SATURNK PAR HUYGENS 41

encore l'objet d'importantes recherches pour Lalande, liessel...; Dionis Duséjour en conclut, notamment, que h^s deux faces de l'anneau ne réfléchissent pas également la lumière solaire.

Cependant, dès 1684, Gallet signalait une nouvelle singularité, à savoir que, dans la quadrature orientale, le centre de la planète paraît plus près du bord oriental de l'anneau : il attribue ce fait, bien à tort, à un effet de la parallaxe annuelle au lieu de croire, simplement, à l'excentricité du globe de Saturne par rapport à l'anneau. Schwabe, indépendamment, reconnaît le même fait, le 21 décembre 1827, et le signale à Harding qui le confirme; Struve, South et J. Herschel mesurent la différence des deux espaces obscurs et l'évaluent, en faveur du bord oriental, à 0", 2 environ. Il y aurait eu là de quoi décourager Huygens !

En 1683, Gassini avait pressenti la rotation de Saturne sur lui-même; en 1794, W. Herschel détermine, et cette rotation, et l'aplatissement de la planète. Puis les procédés d'observation ont été bien perfectionnés, et le même astronome peut écrire : « Il y a de temps en temps sur la surface de l'anneau, lorsqu'il va disparaître, ou peu après sa réapparition, des inégalités qui, d'un certain point de vue, peuvent être appelées réelles, car elles proviennent, selon toute apparence, de taches lumineuses débordant par irradiation. » Lorsque l'anneau est vu par la tranche, ces régions constituent de véritables protubérances, et l'on peut en concilier les apparitions en leur attribuant une période de 10''32"\ Devons-nous rapprocher ce fait des bouillonnements étranges observés par Trouvelot sur le bord interne?

Mais un tel satellite, suivant la loi de Kepler, circulerait dans l'intérieur de l'anneau lui-même, et ne vaut-il pas mieux alors considérer ces apparences comme faisant partie intégrante de l'anneau, et leur période comme celle de la rotation propre de l'anneau autour de la planète? C'est bien à une pareille conclusion qu'aboutit Herschel; Bond pense de même, après avoir largement contribué à la connaissance de ces points brillants étranges et proposé une ingénieuse explication de quelques singularités lumineuses dans l'anneau, près d'une de ses disparitions — la figure ci-après explique assez son hypothèse avec un anneau multiple.

Cette rotation de l'anneau nous parait aujourd'hui de compré-

48 LA i)K(:i)L"vi:nTF, de L ANNKAI' dk saturnt. pau huygens

hension immédiate et, cependant, bien des doutes pouvaient être élevés, car elle n'était nullement d'accord avec de vieilles observations classiques. Le 8 décembre 1671, Cassini avait observé qu'une des anses était encore visible, ce qui persista pendant assez lon2:temps : l'anneau, au lieu d'être parfaitement plat, présentait-il donc des ondulations? Le 12 octobre 1714 et le 22 mars 1715, apparences analogues pour Maraldi; une seule anse aussi pour Varela le 0 octobre 1773, pour \V. Hersciiel lui-

E.rpUcaliov des points brillanis de ranvcnu, d'aprcs Bond.

même en 1774. Le 4 janvier 1803, Harding observe une ligne très fine, à l'ouest seulement de la planète, avec une proéminence sensible, immobile, et ne pouvant en conséquence être assimilée à un groupement satellite. Scbrœter aperçoit deux proéminences tout aussi singulières, toujours immobiles durant huit beures d'observation.

Voilà, certes, de troublantes critiques à la rotation de l'anneau et, néanmoins, avec les principes familiers de mécanique, il nous est bien difficile de concevoir l'immobilité de ce système. S'il s'agissait d'une voûte liomogène, en couronne équatoriale, elle pourrait bien subsister, en équilibre; instable il est vrai; mais que penser d'une telbi bypothèse? alors (jue la lbéori(! (!st plus affiiinative (juc l'obsei'vation en ce, (jui concerne la rolalion. Et si ranncau est e\(;(Uili"i(|U(', comment ne s'est-il pas prtîcipiti'; sur la plaiièh;? Une aussi singulière construction

LA DliCOUVERTE DE L ANNEAU DE SATURNE PAR IIUYGENS 49

ne pouvait manquer d'exercer l'iniaginalion et les recherches de tous ceux (jui s'intéressent au système du monde et à la cosmogonie, mais leurs ellbrts, il faut l'avouer, sont restés fort au-dessous des phénomènes qu'il s'agissait d'expliquer.

Nous allons voir rapidement ce qui fut tenté dans cette direction.

Et, maintenant, qu'est l'anneau, en réalité? les divisions sontelles réelles; s'agit-il d'un corps solide; est-on en présence d'une masse à l'état liquide, gaz ou vapeur?

Pour Huygens, l'anneau était solide et permanent, partout à égale distance de Saturne et entraîné avec celui-ci autour du Soleil; avecRiccioli, la planète est entourée d'une armille plate, adhérente en deux points au corps central; nous avons vu la théorie nuageuse de de Roberval. Et l'on peut môme s'étonner de voir encore Gallet, pourvu d'une certaine notoriété scientifique, connu par ailleurs pour quelques remarques assez fines, soutenir que les phénomènes présentés par Saturne n'ont rien de réel, et qu'il s'agit d'illusions provenant des réllexions de la lumière sur des surfaces convexes.

L'hypothèse d'Huygens, dit J. U. Cassini en 1705, fut trouvé admirable et très propre pour expliquer les différentes pliases de Saturne, quoiqu'elle ne fut pas reçue de tous ceux qui étaient prévenus par d'autres hypothèses. Nous n'osâmes pas y comparer une pensée qui nous était venue, que cet anneau pouvait être formé d'un essaim de petits satellites, qui pouvaient faire h Saturne une apparence analogue à celle que la Voie de lait fait à la Terre par une infinité de petites étoiles dont elle est formée.

A travers quelles hypothèses, au milieu de quelles difficultés, avec tant de travaux d'éminents géomètres, l'idée de Cassini prévaut-elle aujourd'hui pour la constitution des anneaux de Saturne : c'est ce que nous allons rapidement considérer.

Maupertuis croyait que l'anneau a été protluit par une? (jueue de comète que Saturne aurait forcé de circuler autour de lui : le noyau même de cette comète captée serait transformé en un satellite de la grosse planète, tandis (jue la queue, enroulée, eut formé l'anneau. Et, avec plus de précision, il se propose, en 1740, le problème suivant : « Un torrent de matière Uuide

50 I.A 1)K(.0UVERTE DE i/aNXE\U DE S.VTURNE PAU HUYGENS

circulant autour (Vun axe hors du torrent, par une force centripète proportionnelle à une puissance quelconque de la distance au centre; et dans chaque section perpendiculaire à la révolution, y ayant une autre force vers un centre pris dans cette section qui soit proportionnelle à une puissance quelconque de la distance à ce centre; détermuier la figure du torrent. » Si aucune de ces deux forces n'est inversement proportionnelle à la distance au centre, il trouve que la section du torrent est une courhe algébrique : c'est une conique si les deux forces sont proportionnelles à la distance, et ce torrent est un sphéroïde si les deux centres coïncident.

La compréhension de la queue d'une comète s'enroulant autour de Saturne a généralement depuis paru enfantine ; et c'est là une tendance néfaste dont il faut se garder car n'y a-til pas là, après tout, l'indication très nette des questions les plus vastes qui aient inquiété l'analyse moderne"? équilibre d'une masse fluide en rotation; figures des planètes; capture des comètes; évolution des groupements météoriques... Or il ne semble pas douteux qu'une molécule qui circule autour du soleil sur une orbite elliptique puisse être captée par une grosse planète, et devenir quelque infime satellite; une file, un chapelet de molécules répondant à ces conditions pourra être pareillement influencé par l'astre perturbateur et se transformer en un anneau, discontinu si l'on veut, mais ([ui, de loin, produira l'apparence d'un filet lumineux et délié. Et (|ui peut empêcher l'assimilation de la queue d'une comète avec une série de filets moléculaires de cette nature ; l'inflexion de l'ensemble n'engendrera-t-il pas une enveloppe annulaire, sphérique ou elliptique, pour laquelle le centre de la planète sera lui-même un centre ou un foyer? 11 y a cependant une critique sérieuse : l'épaisseur extrêmement faible de l'anneau ; il est bien probable alors que la queue de comète, constituée de la sorte, eût dû être primitivement plane et d'épaisseur négligeable — hypothèse peu vraisemblable et qui entraînerait encore, pour la capture, la l'éalisation de conditions extrêmement particulii'res.

D'autre part, au lieu de faire intervenir de pareilles files de molécules, ne peut-on pas considérer la queue d'une comète connue une sorte d'atmospluTc, de fluide élastique? et, s'enroulant autour d'une planète, une telle substance s'aj)lalirait bien pour une direction parallèle à l'axe de rotation. Mais il y a loin,

LA DECOUVERTE DE L ANNEAU DE SATURNE PAR HUYGENS ol

de là, à la configuralion si étrange de l'anneau de Saturne, outre que rien ne nous permet de dévoiler chez les comètes la présence de compressions graduelles pour un tel milieu élasti(}ue. Et toutes ces hypothèses n'expliquent, en quoi que ce soit, la présence de une ou plusieurs subdivisions permanentes dans l'anneau : d'où proviendrait alors ([ue la lumière du discjue fui plus intense que celle de la planète, implicjuant peut-être aussi une condensation et une densité plus fortes, etc.

On peut imaginer, il est vrai, que l'anneau s'est formé aux dépens de matières qui se déposeraient aux limites extérieures de ratmf)sphère tournante, une partie s'étant précipitée sur l'astre perturbateur : mais alors à quoi bon faire intervenir une comète, dans ce cas, et ne pas voir dans le résidu de l'atmosphère primitive de la planète l'origine de ces agglomérations opaques et de ces précipitations de matière. Et, ainsi, on se rapproche de l'hypothèse de 3Iairan : Saturne était originellement un globe beaucoup plus considérable qu'il ne l'est aujourd'hui, et l'anneau est le reste de l'ancien équateur, tandis que la planète a continué de se réduire en volume par voie de refroidissement. D'une manière analogue, et inaugurant le problème très complexe des trajectoires d'éjection, Buffon suppose que l'anneau ht primitivement partie de la planète et que la force centrifuge l'en détacha; Jacfjues Cassini, enfin, reprend la conception d'un anneau composé par l'aggloméraiion d'une nudtitude de satellites, dont les orbites sont assez voisines pour donner, à la distance qui nous en sépare, l'apparence d'un corps continu.

Toutes ces idées sont d'autant plus intéressantes qu'il n'était guère possible, à cette époque, de trouver par l'observation directe un critérium assez délicat, soit pour les infirmer, soit pour les confirmer; mais puisque la figure de Saturne avait évolué dans le temps, il fallait bien se demander aussi si l'anneau allait rester intact et permanent, même en le supposant fluide, s'il était stable ou condamné à se désagrég'cr. Pas un géomètre, plus que Laplace, ne pouvait être attiré par la question de la stabilité et, dès le début, il rencontre deux circonstances curieuses : l'anneau doit avoir autour de Saturne un mouvement de rotation en 10'' 1/4 environ, confirmant la détermination de W. Herschel; puis son centre ne doit pas coïncider avec celui de la planète, de façon que ce centre de gravité,

o2 LA DECOUVERTE DE L ANNEAU DE SATURNE PAR HUYGENS

excentrique et idéal, circule à la façon d'un satellite dans l'intérieur môme du g-lobc de Saturne.

Il devenait alors indispensable de concilier les observations d'Herscbel avec les constatations singulières de Scbrœter et de Harding-, et Laj)lace pose nettement son problème en 1787 :

Dans la nature, chaque molécule de l'anneau ne tend point uniquement vers deux centres; elle a un nombre infini de tendances vers les autres molécules de l'anneau et vers la planète. C'est en combinant toutes ces tendances avec la force centrifuge qu'il faut déterminer la figure d'équilibre de la section génératrice de l'anneau.

11 montre que la section droite de ce tore est une ellipse dont le grand axe est dirigé vers la planète et, ayant égard aux termes d'ordres supérieurs, Sophie Kovalevski remplaça cette ellipse par une ovale. Ce qui est encore plus curieux, c'est que les dimensions de cette ellipse génératrice peuvent être variables de l'un à l'autre point : l'anneau peut avoir une largeur inégale dans ses diverses parties et l'on peut même le supposer à double courbure.

Ces inégalités, ajoute Laplace, sont indiquées par les apparitions et les disparitions de l'anneau de Saturne, dans lesquelles les deux bras de l'anneau ont présenté des phénomènes différents : elles sont même nécessaires pour maintenir l'anneau en équilibre autour de la planète; car s'il était parfaitement semblable dans toutes ses parties, son équili])re serait troublé par la force la plus légère, telle que l'attraction d'un satellite, et l'anneau finirait par se précipiter sur la planète. Les anneaux dont Saturne est environné sont par conséquent des solides irréguliers d'une largeur inégale dans les divers points de leur circonférence, en sorte que leurs centres de gravité ne coïncident pas avec leurs centres de figure. Ces centres de gravité peuvent être considérés comme autant de satellites qui se meuvent autour du centre de Saturne, à des distances dépendantes des inégalités des anneaux, cl avec des vitesses angulaires égales aux vitesses de rolatiou de leurs anneaux respectifs. On conçoit que ces anneaux, sollicités par leur action mutuelle, par celle du Soleil et de salellilesdeSaturnc, doivent oscilli'i' auloui' du cciilre de cette planète, et pi'oduirt; ainsi des pbénonièfies de lumière dont la p(';iio(l(^ embrasse plusieurs années.

Et si les [)laiis des anneaux sont maintenus coiilondus jtar raplatisscmcnt de la planî'le, les div(.'rses régions, à des dislances didé'rcntc.'s (lu c(Milr(! de Satui'ne, éjjrouxcront de la part

LA DÉCOUVERTE DE l'aNNEAU DE SATURNE PAR HUYGENS ;)3

du soleil (les mouvements de précession distincts : tout parut élucidé, les apparences les- plus singulières expliquées et, une fois de plus, l'attraction universelle sortait victorieuse d'une situation épineuse. L'anneau doit donc tourner — ici la théorie est bien plus affirmative que l'observation — et n'être pas homogène. Et cependant les satellites distincts, au lieu déjouer un rôle très accessoire, vont bientôt, comme nous allons le voir, devenir un élément capital pour la stabilité de Fanneau.

Vers le milieu du siècle dernier le système saturnien concentra sur lui les efforts persévérants d'éminents astronomes, et de

1831 ITD'J 1657

Fig. 27.

Variations en deux siècles dans les dimensions des aniieaux de Saturne, d'après

Otto Struve.

nouvelles singularités allaient surgir. Tout d'abord, Otto Struve collationne tous les aspects notés pour la planète, compare tous les dessins fournis, et parvient à ces étranges conclusions : le bord intérieur de l'anneau se rapproche de la planète; en même temps la largeur totale de l'anneau augmente et l'anneau intérieur s'étend plus rapidement que l'anneau extérieur. Voilà posée à nouveau, d'une façon très aiguë, la question de la stabilité : les divisions sont-elles apparentes ou réelles et, dans ce cas, sont-elles destinées à se fondre, à disparaître ; la variation observée dans Fanneau est-elle stable, elle-même, ou bien due à un phénomène oscillatoire qui changera de sens; verra-t-on Fanneau se désagréger; assisterons-nous à un cataclysme par manque de stabilité? L'anneau arrivera-t-il réellement en contact avec la planète vers l'an 2150?

o4 LA DECOL'VElViF, DE I, ANXFilAU UE SATL'RNE PAR HUYGENS

Mais les doulos, déjà soulevés à cette époque, semblent aujourd'luii forlifiés par des mesures récentes et, peut-être, n'aurions-nous pas à craindre l'écroulement des anneaux de Saturne sur leur monde central si, véritablement, le système n'a pas sensiblement varié depuis les plus anciennes observations : telle était du moins la conclusion de M. Sce en 1901 et, tout récemment, M. Seagrave vient de s'efforcer d'établir aussi ([ue les anneaux de Saturne ne s'approchent décidément point de la planète, comme l'avait supposé Otto Struve d'après ses mesures de 1851. M. Seagrave, par une série de pointés effectués du 18 août au 0 novembre 1904, trouve que la largeur combinée des deux anneaux brillants, y compris la division de Cassini, est la suivante : 7",011 pour le côté précédant, et 6", 915 pour le côté suivant, c'est-à-dire pour l'intervalle BE (fig. 1) à droite ou à gauche. S'adresse-t-on au grand espace obscur AB entre le globe et l'anneau? On trouve respectivement de même :V',661 et 3", 837.

Une pareille précision rend les résultats incomparables avec les anciennes mesures; puis (jue peut compter un siècle devant les transformations astrales ? La conclusion expérimentale reste donc douteuse et, une fois de plus, en cherchant à préciser un point, on a soulevé une autre difficulté puisque ces déterminations rendent manifeste la vieille inégalité des anses.

D'autre part, en 1849, Edouard Roche étudie les ligures d'équilibre d'une masse fluide soumise à l'attraction d'un point éloigné : il lrou\e deux ellipsoïdes allongés sui\ant le rayon vecteur, deux autres dans la direction per[)('n(liculaire; les deux premiers correspondent à des solutions stables, tandis que les deux autres sont instables. Les deux ligures stables, l'une voisine d'une spiière à l'origine, l'autre d'une aiguille allongée vers l'astre perturbateur, ne tardent pas à se confondre quand la vitesse de rotation de la masse lluich; atteint une valeur limite au-dessus de latjuelle l'équilibre devient impossible et, appli- (juant pratiquement sa théorie aux systèmes connus de satellites, Roche parvient à une importante conclusion : toute ligure ellipsoïdale d'équilibre devient impossible si le satellite, supposé de même densité que la planète, est à une distance inférieure à 2,44 en rayons planétaires. Alors, le premier satellite de Saturne, aune distance de 3,3'), a pu se former régulièl'fiiicnt »'t subsislt-r, tandis (|U(' la malit-ie constitutixc des

LA DECOUVERTE DE E ANNEAU DE SATURNE PAR HUYdENS .).J

anneaux., trop voisine de Saturne, fut dans l'impossibilité de s'agg^loniérer sous forme de satellite et conserva sa forme de poussière désagrégée.

Sans connaître ces résultats, G. P. Bond étudie en iSol les conditions d'équilibre des anneaux solides ou fluides, et constate qu'un anneau fluide n'est pas nécessairement instable; B. Peirce, en 1851 et 18.j6, aboutit à ce résultat singulier (jue les satellites ont pour ellét de soutenir l'anneau, et (ju'une planète ne saurait être environnée d'anneaux si elle n'est pas munie d'un nombre suffisant de satellites. Au reste, pour ces deux auteurs, les anneaux doivent être moins larges que ne le suppose Laplace.

Ce problème de stabilité préoccupe beaucoup l'esprit scientifique et, en mars l8oo, l'Université de Cambridge le propose comme sujet de concours pour le prix Adams : suivant le programme du concours les anneaux peuvent être considérés comme excentriques ou concentriques au globe central, symétriquement par rapport à l'équateur saturnien; et l'on devait examiner les diverses constitutions possibles pour les anneaux, solides, fluides, ou composés de particules indépendantes les unes des autres. Ceci étant, il fallait déterminer les conditions de stabilité relatives à chaque cas, l'hypothèse représentant le mieux les anneaux obscurs et brillants, les origines des changements nouveaux et qui rendent incomparables les observations anciennes et récentes.

James Clerk Maxwell eut le prix Adams en 1857 : pour lui, comme pour Roche, le seul système d'anneaux qui puisse subsister autour de Saturne doit être constitué par un nuage de poussières météoriques, et il parvient à des conclusions inadmissibles pour la stabilité suivant Laplace; en outre, il montre que si l'anneau était liquide il devrait se résoudre en satellites. Ces particules désagrégées, en nombre infini, circulent autour de la planète à des distances variées et avec des vitesses différentes; si elles s'entre-croisent irrégulièrement, la désagrégation de l'anneau sera très rapide, à moins qu'elles ne tendent d'ellesmêmes à se grouper en une série d'anneaux étroits; car, dans le cas oii les particules seraient réparties en anneaux étroits, la destruction finale du svstème serait très lente. Malheureusement le mémoire de Maxwell n'est ni clair, ni rigoureux, et il nécessiterait utilement une nouvelle analvse.

5() LA DÉC01VI:RTE DF. I.'aN'NKAU de SATURXK par HUYiiF.NS

En 1872, G. A. Hirn, sans connaître le mémoire de Maxwell, se rencontre avec lui en bien des points, mais son étude est plus approfondie et plus délicate : « Si les anneaux sont gazeux ou même liquid(^s, dit-il, leur sort inévitable sera, non pas de tomber d'un côté sur la planète et de s'en écarter de l'autre, mais de s'en rapproclier lentement dans toutes les directions, et de finir par se confondre avec elle. Les anneaux solides et d'une pièce, à moins d'être infiniment résistants et infiexibles, ne sauraient avoir qu'une existence très courte, sans se désagréger complètement. » Ainsi les anneaux solides et continus sont impossibles, les masses liquides ou gazeuses doivent se rapproclier progressivement de la planète pour s'y réunir; il faut conclure à des corpuscules distincts, assez éloignés les uns des autres pour que leurs forces perturbatrices, leurs réactions mutuelles, soient très faibles par rapport à Fattraction de Saturne; et, conformément à ce que prévoyait Maxwell, s'ils tendent vers la production d'une série d'anneaux étroits, la désagrégation du système sera fort retardée.

Dans ces dernières années, les figures d'équilibre d'une masse fiuide annulaire, ou d'une masse fluide en rotation ont suscité les travaux les plus importants : si la théorie de Laplace est insuffisante en ce qui concerne l'application aux anneaux de Saturne, du moins Kowalewski, pour la compléter, obtient la vitesse limite d'une masse fluide homogène animée d'un mouvement de rotation, et M. Poincaré fournit un élégant résultat (jui concorde avec la vitesse précédente. Ces figures d'équilibre ont été magistralement étudiées par M. Poincaré, avec les conditions de stabilité, les limites de densité au-dessous desquelles il n'y a pas d'équilibre, etc.. et il est encore impossible de parler de Saturne sans citer les belles recherches tiiéoriques de Tisserand, Liapounof, Radan, Matthiessen...

Et c'est ici le lieu de faire une dernière remarque.

On fait généralement usage, dans les théories de Mécanique Céleste, de séries ordonnées suivant les puissances croissantes du rapport des deux grands axes, ceux de la planète troublée et de la planète troublante : aussi, (juanfl ce rapport approche de l'unité, les séries deviennenl-elles inutilisables. En prenant le cas limite lui-même, M. Stockwell est amené à considérer deux planètes circulant dans un même plan et à une même distance moyenne du Soleil : il en conclut qu'un pareil système

LA DliCOUVERTE DE l'aNNEAU DE SATURNE PAR HUYGE.XS o7

pourra être stable si la ligne qui joint les deux planètes est vue, (lu centre du Soleil, sous un angle de 60°; et cette position serait la stabilité même puisque, si elle n'est pas remplie dès le début, elle se réalisera par l'effet des perturbations mutuelles.

Un tel état de choses aurait d'importantes conséquences dans le groupe de Saturne, supposé réduit à l'astre spliérique et ses anneaux : il suffirait, pour la stabilité des anneaux, que l'on puisse associer leurs éléments deux à deux de manière à leur faire former des triangles équilatéraux avec le centre de la planète; toute concentration de matière un peu importante, sur un point de l'anneau, serait amenée à destruction avec substitution de trois satellites, au moins, satellites n'ayant point de tendance à se réunir en un seul. Et une pareille circonstance ne permettrait plus d'accepter les vues cosmogoniques de Laplace sans leur faire subir de profondes modifications : ces vues, au reste, sont aujourd'hui fort attaquées non, parfois, sans quelque succès, mais ce n'est pas ici le lieu d'une controverse sur l'origine et la formation du système solaire.

Vue de Saturne, la Terre ne s'écarte pas du Soleil de plus de 6", et il ne doit guère être facile d'observer notre passage sur le corps central : si l'on dépassait cette planète, nous deviendrions imperceptibles. Saturne, à cet égard, importe comme un des derniers mondes qui nous puisse connaître, tandis que, par son riche cortège de satellites, par son anneau incomparable, il doit retenir l'attention du philosophe autant que celle de l'astronome.

Huygens, qui vécut à Paris de 1()66 à 1683, appelé par Louis XIV pour faire partie de l'Académie des Sciences, appartient, par là, à notre pays : Joseph Bertrand nous a d'ailleurs montré qu'il a laissé chez nous des traces multiples de son infatigable activité. Il a, le premier, défini nettement l'anneau de Saturne et, dans l'évolution rapide qu'il nous fallut tracer pour cette découverte, nous dûmes négliger trop souvent les patientes et longues déterminations de savants émérites comme Galle, Bond, Lassell, Dawes, Warren de la Rue, Trouvelot, W. etO. Struve,Bradley, Encke,... et tant d'autres; aussi bien

u8 LA Dl'XOUVERTE DE l'aNNEAU DE SATURNE PAR IIUYCENS

nous ne voulions nioulrer ici qu'un côU' restreint, et déjà très vaste, du problème saturnien, car on sait les importantes (juestions soulevées, et pour la théorie, et pour l'observation, ]»ar les satellites, les g-laces polaires, les bandes, l'atmosphère, les épais bancs nuageux...

Est-il nécessaire aussi de légitimer ici le recours à des documents aussi anciens que ceux de Huygens? considérés comme bien vieillots par d'aucuns. Pour cela, il faut songer à la grandeur des intervalles d'observations précises par rapport aux périodes et aux évolutions sidérales : et, dans la controverse avec Otto Struve au sujet de la variabilité de l'anneau de Saturne, Kaiser ne s'est-il pas servi des dessins de Huyg'ens"? pour en déduire le rapport le plus probable que les dimensions de cet astre présentaient au milieu du xvif siècle. Récemment encore, Yan de Sande Bakhuyzen utilisait les dessins du disque de Mars exécutés par Huygens pour contribuer à l'évaluation exacte du temps de rotation de la planète — et ce sont là d'importants travaux.

L'anneau lui-même? Aprè's bien des alternatives, il nous faut revenir à la conception assez vague, indiquée dès l'origine. Soit : mais, chemin faisant, nous avons rencontré une longue suite de reclierches judicieuses; ces travaux, il est vrai, ont surtout montré quels étaient les cas impossibles, soulevant le voile sur nombre d'autres difficultés, d'autres mystères...

C'est le lot de l'astronomie, que d'écarter les hypothèses successives sur des questions dont le détail, dont le mécanisme intime et profond, nous échappera toujours.

ÉVREUX. IMPUIMERIE CH. IIÉKISSEV !■ ï l' 1 1. S