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du cæsium lui vient de deux raies bleues, le rubidium, des raies rouges qui caractérisent les spectres de ces métaux; le nom du thallium rappelle la raie verte caractéristique de ce métal, et celui de l’indium une raie bleue située dans l’indigo.

Jusque-là le spectroscope, quelque admirables que soient les progrès qu’il avait fait faire à l’analyse chimique, ne sortait pas du domaine des laboratoires : il permettait d’analyser, de reconnaître des substances terrestres que nous pouvons voir ou toucher, indiquant même 1a. présence de corps jusqu’alors inconnus. Mais ce n’est pas à cela que devait se borner sa puissance. Grâce à lui, on est allé plus loin ; on a pu aborder et résoudre en partie un problème qui paraissait inaccessible aux investigations humaines : étudier la composition chimique des astres, celle du Soleil, des étoiles, ces soleils si prodigieusement éloignés de nous, celle enfin des nébuleuses que les télescopes nous montrent plongées dans les abîmes de l’éther, à de telles distances que l’imagination peut à peine en sonder la profondeur.

Voici, en quelques lignes, les expériences qui ont conduit à un si merveilleux résultat.

Plaçons la flamme d’un bec de gaz en avant de la lunette du spectroscope, et affaiblissons-la au point de n’avoir plus qu’une flamme bleuâtre, à peine sensible. En cet état, elle ne fournit pas de spectre; il y a obscurité complète derrière le prisme. Mais qu’on introduise un sel métallique dans la flamme, un peu de sel marin par exemple, aussitôt apparaît la raie jaune du sodium : c’est ce que nous venons de voir tout à l’heure.

Si, en même temps, et dans le même prisme, on

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introduit un rayon du Soleil, de façon que le spectre du sodium et le spectre solaire se superposent, on remarquera une coïncidence parfaite dans la position de la raie jaune du sodium et de la double raie sombre D de Fraunhofer.

Maintenant, à la lumière du Soleil substituons la lumière intense connue sous le nom de lumière de Drummond, — on l’obtient en brûlant un fragment de chaux dans un bec de gaz mélangé d’oxygène ; — le spectre de cette lumière, vu isolément, offre un vif éclat et une continuité parfaite : il ne contient aucune des lignes sombres du spectre solaire. Mais si on fait en sorte qu’il recouvre exactement le spectre du sodium, en interposant la lumière Drummond entre le prisme et la flamme sodée, aussitôt la ligne jaune du sodium disparaît et fait place à une ligne obscure, occupant précisément la même position que la raie brillante.

C’est ce phénomène que M. Kirchhoff a désigné sous le nom de renversement du spectre des flammes, U a été constaté sur un assez grand nombre de spectres métalliques. « Si l’on fait arriver, dit-il, un rayon solaire au travers d’une flamme de lithium, on voit apparaître dans le spectre, à la place de la raie rouge, une raie obscure qui rivalise par sa netteté avec les raies de Fraunhofer les plus caractéristiques, et qui disparaît lorsqu’on enlève la flamme de lithium. Le renversement des raies brillantes des autres métaux s’obtient moins facilement; cependant nous avons été assez heureux, M. Bunsen et moi, pour renverser les raies les plus brillantes du potassium, du strontium, du calcium et du barvum... »

Maintenant, quelle conséquence tire-t-on de ce fait singulier? C’est que les vapeurs métalliques, douées de la propriété d’émettre en abondance certains rayons colorés de préférence aux autres, absorbent au contraire ces mêmes rayons émanés d’une source lumineuse et traversant la première source. Ainsi, la lumière du sodium, qui émet des rayons jaunes, absorbe précisément les rayons jaunes de la lumière Drummond, à leur passage dans la première. De là, cette raie noire qui vient se placer, dans le spectre continu, à la place qu’occupait la raie brillante du sodium.

Si cette absorption est un fait général, il faut en conclure que les raies noires, observées dans le spectre solaire, indiquent le renversement d’autant de raies brillantes dues aux vapeurs métalliques de son atmosphère. Cette atmosphère joue, pour nous, le rôle du brûleur obscur de Bunsen, et la vive lumière du corps du Soleil, celui de la lumière Drummond dans la même expérience.

En étudiant à ce point de vue les raies noires du spectre solaire, Bunsen et Kirchhoff ont pu constater la coïncidence d’un grand nombre d’entre elles avec les raies brillantes de certains métaux. Par exemple, les 70 lignes brillantes du fer, variées de couleur, de largeur et d’intensité coïncident, sous tous ces points de vue et d’une façon si précise avec 70 raies sombres du Soleil, qu’il est impossible de douter qu’il y ait dans l’atmosphère solaire du fer à l’état de vapeur métallique. Les mêmes savants ont reconnu la présence de sept autres corps simples, l’hydrogène, le cuivre, le zinc, le chrome, le nickel, le magnésium, le baryum, le calcium et le sodium ;

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et il est probable qu’à cette liste il faut joindre le cobalt, le strontium et le cadmium 1 .

De l’absence des raies caractéristiques des autres métaux, tels que l’or, l’argent, le platine, etc., dans le spectre solaire, on avait cru d’abord pouvoir conclure que ces corps ne se trouvent pas dans le Soleil, au moins dans les couches extérieures qui forment son atmosphère. Mais cette conclusion est trop absolue, ainsi qu’il résulte de nouvelles recherches dues à M. Mitscherlich. Suivant ce physicien, il arrive que la présence de certaines substances dans une flamme a pour effet d’empêcher de se produire les spectres d’autres substances, d’éteindre leurs raies principales : ainsi, quand on imprègne de chlorure de cuivre et d’ammonium la flamme du chlorure de strontium, la raie bleue de ce dernier métal disparaît.

N’est-ce pas chose merveilleuse, que cette propriété de la lumière d’accuser avec une sensibilité si grande la composition chimique des corps d’où elle émane, de conserver, après un trajet de 37 millions de lieues, les traces de l’absorption de tel ou tel rayon coloré, indice certain de l’action des corps simples en suspension dans une atmosphère que les astronomes ne faisaient que soupçonner, et dont l’existence se trouve ainsi confirmée? L’analyse spectrale, appliquée aux étoiles, aux planètes, aux comètes, aux nébuleuses, fournit des indications

1. Voir, pour les détails relatifs à ces curieuses conséquences de l’analyse spectrale, l’ouvrage de cette série publié sous ce titre LE SOLEIL, 3e édition. Les plus récentes observations de ce genre prouvent que le noyau lumineux du Soleil est enveloppé d’une couche continue de gaz hydrogène à l’état d’incandescence.

précieuses sur la constitution intime de ces corps et résout des problèmes que les plus puissants instruments d’optique n’auraient sans doute jamais permis d’aborder. C’est ainsi que les sciences se prêtent un mutuel concours, et que tout progrès réalisé par l’une d’elles est presque sûrement, pour les autres, le point de départ de nouvelles découvertes.

I 4. — Les radiations solaires, calorifiques, lumineuses et chimiques.

Les diverses parties du spectre solaire ne se distinguent pas seulement par l’inégale réfrangibilité des rayons qui les produisent, par les nuances de leurs couleurs, mais aussi par la vivacité plus ou moins grande de leur éclat , et par leur action échauffante ou calorifique, ainsi que par le pouvoir qu’elles ont de modifier, à des degrés divers, certaines substances au point de vue chimique.

Quand on compare, dans le même spectre, les intensités lumineuses des sept couleurs principales, on reconnaît immédiatement que c’est dans le jaune que se trouve la partie la plus brillante. A partir de ce point, l’éclat diminue, qu’on aille soit du côté de l’extrême rouge, soit du côté du violet. De plus, on voit que les couleurs peuvent se ranger naturellement en deux classes : La première comprenant les couleurs lumineuses , le rouge, le jaune, le vert; la seconde, les couleurs sombres , le bleu, l’indigo, le violet, auxquelles on peut joindre les rayons de l’extrémité rouge. Une expérience très-simple per-

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met de juger de la différence qui existe entre les pouvoirs éclairants des diverses couleurs : qu’on prenne les pages d’un livre, et qu’on reçoive le spectre sur la partie imprimée du papier, on verra que les caractères seront aisément lisibles dans l’orangé, le jaune et le vert, tandis qu’on aura de la peine à déchiffrer ceux qui reçoivent les autres couleurs.

D’après Fraunhofer, qui a étudié photométriquement les intensités lumineuses des couleurs du spectre, c’est entre les raies D et E, à la limite du jaune, que se trouve le maximum d’éclat; mais ce point est plus rapproché de D, et sa distance à cette dernière ligne est environ la 10me partie de l’intervalle total DE. Des méthodes plus précises ont permis d’apprécier numériquement les pouvoirs éclairants du spectre, aux points où il est coupé par les huit principales raies de Fraunhofer. En évaluant à 1000 l’éclat maximum, voici quelles sont les intensités lumineuses dont il s’agit :

Couleurs. intensités lumineuses. Raies.

Extrême rouore. . . insensible A

Rouge

Orangé

Jaune

Vert

Bleu

Indigo

Extrême violet. . .

Il ne s'agit ici, bien entendu, que des rapports d’intensité des couleurs mêmes du spectre solaire, non de celles des autres spectres, ni des couleurs semblables des corps. Ce sont les couleurs pures, sans mélange de blanc ni de noir : le mélange du

noir avec les couleurs primitives donne , comme nous le verrons en exposant la méthode de classification des couleurs de M. Chevreul, toute une catégorie de couleurs sombres qu’on nomme les bruns , mais dont la nuance n’est plus celle des teintes correspondantes du spectre ; il en est de même des couleurs claires et brillantes obtenues par des proportions croissantes de blanc.

On s’est demandé, il y a longtemps, si la chaleur des rayons solaires se distribuait également dans toute l’étendue du spectre; ou si, au contraire, les divers rayons colorés, outre leur différence d’intensité lumineuse, possédaient aussi des pouvoirs calorifiques inégaux. Des expériences dues à Rochon firent croire d’abord que les rayons les plus lumineux étaient aussi les plus chauds, de sorte que le maximum eût été dans le jaune ; mais bientôt d’autres physiciens assurèrent que ce maximum était dans le rouge, ou à l’extrémité du rouge. Selon Seebeck (1828), toutes ces opinions sont vraies, parce que la chaleur transmise par les rayons colorés se trouvant inégalement absorbée suivant la nature du prisme, la position du maximum calorifique doit dépendre de la substance de ce dernier. Et, en effet, ce physicien fit voir que les rayons calorifiques les plus intenses sont ceux du jaune, de l’orangé, du rouge ou de l’extrême rouge, suivant qu’on a dispersé la lumière solaire à l’aide de prismes formés avec de l’eau, de l’acide sulfurique, du verre ordinaire ou du üint-glass anglais. Comme le sel gemme absorbe peu ou point la chaleur, que celle-ci soit obscure ou lumineuse, c’est avec un prisme de cette sub-

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stance qu’on peut le mieux comparer les pouvoirs calorifiques des divers rayons colorés. En opérant de cette façon, Melloni a prouvé que la température de ces rayons va en s’élevant du violet au rouge; c’est au-delà du rouge, dans le prolongement du spectre, que se trouve le maximum, à une distance de la limite extrême du rouge égale à celle qui existe entre cette limite et le jaune. Au-delà, 1a. chaleur décroît, mais elle est encore sensible quand on arrive à une distance du rouge égale à toute l’étendue du spectre lumineux.

Ce résultat remarquable acquiert un nouveau degré d’importance, quand on étudie sous un autre point de vile l’action des rayons solaires. Tout le monde connaît l’influence de la lumière du soleil sur les couleurs matérielles, quand ces couleurs sont appliquées soit sur des étoffes, soit sur du papier, du bois et diverses autres substances organiques. Les rideaux de tenture pâlissent à la lumière du jour, les toiles écrues de teinte jaunâtre blanchissent quand on les expose au soleil. On sait aujourd’hui combien la lumière est nécessaire au complet épanouissement, à la santé, à la vie même des végétaux et des animaux. Or, ces influences multiples sur lesquelles nous avons eu l’occasion d’insister au début de cet ouvrage, consistent, en dernière analyse, en une suite d’actions chimiques, en des décompositions ou combinaisons de substances. Du chlore et de l’hydrogène qui, dans l’obscurité, n’ont aucune action l’un sur l’autre, exposés à la lumière se combinent, et forment de l’acide chlorhydrique. Si le flacon qui les contient est placé dans un lieu éclairé par la lumière diffuse du jour, la combinaison s’ef-

fectue lentement ; aux rayons solaires, elle se fait subitement et avec explosion. La lumière décompose les sels d’or, d’argent, de platine. L’héliographie découverte par Niepce et Daguerre, et tous les procédés actuels de la photographie sont basés sur l’action chimique des rayons lumineux provenant soit du Soleil, soit de la Lune, soit d’autres sources d’une intensité suffisante. Nous les décrirons dans un autre ouvrage : il suffit en ce moment de constater les phénomènes en eux-mêmes.

La même question se présente ici que pour les pouvoirs éclairants et calorifiques : il s’agit de savoir si les différentes régions du spectre solaire sont douées de la même faculté au point de vue chimique, ou si leur efficacité varie de l’une à l’autre. Or, Scheele qui, dès 1770, avait constaté l’action de la lumière sur le chlorure d’argent, reconnut aussi que les rayons colorés du spectre agissent inégalement pour produire cette décomposition. On découvrit ensuite, non-seulement que les radiations chimiques augmentent d’intensité du rouge au violet, au point que le chlorure en question noircit en quelques minutes, quand il reçoit les rayons concentrés de la partie violette du spectre ; tandis qu’il faut plusieurs heures, s’il reçoit les rayons du vert au rouge; mais qu’ au-delà du violet extrême, dans la partie obscure du spectre, l’action chimique continue à une distance considérable de la partie lumineuse. L’intensité de la radiation chimique qui varie, pour une substance, suivant la position des rayons dans le spectre, n’atteint pas son maximum au même point pour des substances différentes. Ce maximum n’est pas le même pour les sels d’argent

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que pour les sels d’or, pour ceux-ci que pour les sels de potasse.

Phénomène digne de remarque : le spectre qu’on peut appeler chimique, pour le distinguer du spectre lumineux et du spectre calorifique, présente des raies comme le premier de ceux-ci. On voit, dans les parties noircies du chlorure d’argent, des lignes blanches qui indiquent l’interruption de l’action chimique, et leur position coïncide précisément avec les raies de Fraunhofer. Mais au-delà du violet existent d’autres raies qui naturellement n’en ont pas de correspondantes dans le spectre lumineux 1 .

Ainsi le spectre solaire est plus complet qu’on aurait pu le croire d’abord, en n’étudiant que l’impression produite sur l’œil. Il semble qu’il est formé de trois spectres superposés, l’un donnant la lumière et les couleurs; un autre, dont l’action est sensible au thermomètre, nous révèle les propriétés échauffantes ou calorifiques des rayons solaires ; un troisième enfin nous apprend comment varie leur activité chimique. Mais existe-t-il en effet trois espèces de rayons, ainsi qu’on l’avait d’abord supposé? Des expériences délicates, parmi lesquelles nous ne faisons que citer celle qui accuse l’identité des raies du spectre lumineux et de celles du spectre chimique, démontrent qu’il y a identité entre les diverses radiations. Ce sont les mêmes rayons qui produi-

1. Cependant les rayons plus réfrangibles que le violet ne sont pas complètement invisibles. D’après J. Herschel, les rayons ultra-violets, en agissant sur la rétine, donnent une nuance nommée par lui gris-lavande. Les raies de cette partie du spectre dont M. E. Becquerel a démontré l’existence, ont été reconnues à la vue par MM. Mathiessen, Helmholtz et Esselbach.

sent, ici les diverses couleurs et leurs intensités lumineuses variables, là les degrés de chaleur inégalement distribués, là encore les combinaisons et décompositions chimiques. Seulement, tel rayon qui est doué d’un pouvoir calorifique ou chimique considérable, n’excite pas en nous la sensation lumineuse, ou, si l’on veut, n’exerce sur notre rétine qu’une influence inappréciable.