VITESSE

plus rapprochées de nous mettent environ trois ans à nous envoyer leur lumière. C'est probablement par siècles et par milliers d'années qu'il faut compter pour ce que nous appelons les petites étoiles et les nébuleuses. Nous ne connaissons donc jamais ni l'état actuel du ciel, ni même son état exact à une époque déterminée, puisque nous voyons les étoiles les plus proches comme elles étaient il y a trois ans^, d'autres comme elles étaient il y a plusieurs siècles.

Les calculs de Rœmer n'avaient pas été accueillis avec beaucoup de faveur, et ils étaient presque oubliés quand Bradley fit de nouveau intervenir la vitesse de la lumière pour expliquer V aberration des étoiles. Pour donner une idée de ce phénomène, supposons un bateau se déplaçant suivant une ligne droite et un canon placé sur le rivage perpendiculairement à la direction suivie par le bateau. Si ce dernier était immobile, un boulet lancé par le canon, venant à rencontrer le bordage le plus voisin traverserait ensuite le bordage opposé en un point exactement symétrique par rapport à l'axe du navire ; en particulier si le premier bordage était atteint au milieu de la longueur du navire, il en serait de même pour Tautre ; mais si le navire marche, pendant le temps que met le boulet à traverser le pont du navire, celui-ci a avancé d'une petite quantité et le boulet vient frapper l'autre bordage un peu en arrière du point symétrique que nous considérions tout à l'heure. Il est évident qu'il y a une relation facile à établir entre la vitesse du boulet, la vitesse du navire et le déplacement du trou de sortie du boulet par rapport au trou d'entrée. Il faut seulement que la vitesse du navire ne soit pas trop faible par rapport à celle du boulet, sans cela, le déplacement à mesurer serait trop faible. Supposons maintenant qu'on veuille que le projectile lancé par le canon parcoure sur le navire un certain tube ; il faudra évidemment mettre ce tube normalement au bordage si le bateau est arrêté ou, au contraire, l'incKner un peu par rapport à cette direction si le bateau marche, de façon que l'une des extrémités du tube coïncide avec le trou d'entrée et l'autre avec le trou de sortie. Il est évident aussi que si le navire au lieu de se déplacer dans une direction perpendiculaire à celle du canon se déplaçait dans cette direction même, quelle que fût sa vitesse, le bateau serait percé exactement d'avant en arrière. Ceci posé, dans ce qui va suivre, la Terre va jouer le rôle du bateau, la lumière celle du boulet; en se rappelant que la Terre se déplace dans l'espace, autour du soleil, d'environ 15 Icil. par seconde, pour qu'un rayon lumineux venu d'une étoile A située perpendiculairement à la direction suivie par la terre se propage suivant l'axe d'une lunette, il faut que cette lunette soit dirigée, non pas suivant la direction exacte de l'étoile, mais suivant une direction un peu différente. Si, au contraire, la lunette employée vise un astre B situé dans la direction même où marche la terre, elle devra être placée exactement dans la direction de cette étoile. Il en résulte que la distance angulaire des deux étoiles A et B, au lieu d'être exactement de 90^, en diffère un peu ; elle est plus grande quand la terre marche vers B, et plus petite quand elle s'en éloigne, c.,-à-d. après six mois environ. La distance angulaire des deux étoiles varie donc un peu avec les époques de l'année ; la différence entre la valeur maxima et la valeur minima est de W 44 seulement. Ce nombre permet de calculer la vitesse de la lumière : on trouve ainsi un nombre qui diffère de i /400® environ du nombre donné par Rœmer.

Méthodes physiques. Comme on le voit, les procédés astronomiques ont permis de mesurer la vitesse de la lumière en utilisant les énormes distances dont nous disposons dans la marche annuelle de la Terre ; grâce à ces distances, la durée des phénomènes à observer devient accessible à l'expérience ; dans les procédés physiques, c'est l'inverse : on combine les procédés expérimentaux de façon à utiliser des temps extrêmement courts, de façon que les distances franchies par la lumière pendant ces

intervalles soient non seulement réalisables sur la Terre, mais même sur une distance de quelques kilomètres (Fizeau) ou encore de 1 ou 2 m. (Foucault).

Méthode de Fizeau (1849). Le principe de cette méthode est le suivant : un point lumineux, placé derrière une roue dentée envoie ses rayons sur un miroir situé très loin et dirigé normalement de façon à renvoyer le rayon exactement dans sa direction primitive. Si la roue dentée est placée de façon que le point lumineux soit entre deux dents, la lumière passe entre celles-ci, aussi bien quand elle va vers le miroir que quand elle revient ; si la roue dentée tourne avec une certaine vitesse, le rayon lumineux qui, à un certain moment, est passé entre deux dents, peut, après sa réflexion sur le miroir éloigné, rencontrer en revenant une dent et ne plus pouvoir passer ; une lame de verre, inclinée à 45° sur la direction qui va de la roue dentée au miroir et fonctionnant comme miroir plan, permet de mettre la source de lumière sur le côté et de placer l'œil dans la direction même suivant laquelle revient la lumière. Un mouvement d'horlogerie fait tourner la roue dentée d'un mouvement uniforme ; connaissant cette vitesse et le nombre de dents, il est facile de calculer la fraction de seconde nécessaire pour qu'une dent vienne prendre la place de l'intervalle de deux dents. Quand la roue est immobile, l'œil aperçoit la lumière réfléchie sur le miroir éloigné ; quand [la roue tourne lentement, l'intensité de la lumière aperçue est à peu près moitié de ce qu'elle était auparavant, l'œil n'apercevant plus la lumière que la moitié du temps ; si la vitesse augmente, cette quantité diminue encore parce que, au retour, une partie du faisceau tombe sur le bord de la dent qui commence à empiéter sur l'intervalle de deux dents ; la vitesse augmentant encore, c'est exactement sur la dent que tombe? le rayon lumineux de retour et l'œil ne voit plus rien. Appelons V la vitesse de rotation delà roue dentée en ce moment (c'était 12,6 tours par seconde). Si on porte la vitesse à 2 V, on revoit de nouveau la lumière a^ec son éclat primitif, car la lumière qui, en partant, traverse l'intervalle de deux dents, traverse en revenant l'intervalle suivant; pour une rotation de 3 V, il y a de nouveau disparition de la lumière, puis rétablissement pour 4 V, etc.

Pour que cet appareil fonctionne bien, il faut un mouvement de rotation très régulier, une grande stabilité des appareils et un réglage parfait du miroir renvoyant la lumière sur la roue dentée. Les expériences de Fizeau, effectuées entre Suresnes et Montmartre (distance, 8.633 m.), ont conduit à une vitesse de 74.600 heues par seconde.

Cornu a repris ces expériences qui donnaient, comme on le voit, un nombre un peu différent de celui qui provient des observations astronomiques. Ces dernières exigeaient la connaissance exacte de la distance du soleil à la terre (grandeur de l'orbite terrestre) ; on pouvait soupçonner cette distance d'être un peu inexacte, en présence de ce désaccord. Cornu a employé la méthode de Fizeau en perfectionnant les détails, principalement la mesure de la vitesse de rotation de la roue dentée au moment des extinctions et des maxima de lumière. Il a opéré en outre sur une distance plus grande (observatoire de Paris et tour de Montlhéry, 22.910 m.). Ces expériences ont conduit à la vitesse de 75.000 lieues par seconde.

Méthode de Foucault. Voici le principe de l'appareil : un trait lumineux envoie un faisceau plat de lumière sur un miroir vertical A, puis de là sur un miroir B également vertical qui le réfléchit exactement sur le miroir A, qui le renvoie en sens inverse vers l'endroit dont il est parti ; mais une lame de verre, à faces parallèles, inclinée à 45°, permet de renvoyer le faisceau, ainsi réfléchi trois fois, dans une lunette où l'on observe l'image immobile du fd lumineux ; on peut la faire coïncider avec un réticule. Ceci étant posé, si l'on fait tourner le miroir A, quand le rayon lumineux a été de A en B et est revenu en A, il trouve que ce dernier miroir a tourné d'un angle très petit, il va donc se réfléchir dans une direction un