CHIMIE SOLAIRE

nombres qui suivent expriment les coïncidences relatives à chacun des métaux correspondants :

Calcium . .

Baryum . .

Magnésium Manganèse Titane. . . .

Chrome .

Nickel .

Cobalt .

Hydrogène ....

Aluminium. . . .

Zinc .

Cuivre .

Il est extrêmement probable que toutes ces substances existent dans l’atmosphère du Soleil.

La découverte de Kirclilioff modifia profondément les idées entretenues jusque-là relativement à la constitution du Soleil, et elle conduisit sur cette constitution à des vues qui pourront être modifiées dans les détails, mais qui, je le crois, conserveront substantiellement leur valeur jusqu’à la fin des temps. Le Soleil consiste en un noyau entouré d’une atmosphère enflammée, de température plus basse. Le noyau peut être en partie formé de nuages, situés audessous de vapeur véritable. La lumière du noyau donnerait un spectre continu, comme les pointes de nos charbons; mais, forcés de passer à travers la photosphère , comme notre faisceau à travers la flamme de sodium, ceux de ces rayons du noyau que la photosphère peut elle-même émettre sont absorbés, et des lignes d’ombre correspondant aux rayons individuellement absorbés apparaissent dans le spectre. Supprimez le noyau du Soleil, et vous aurez un spectre qui montrera une raie brillante à la place de chacune des raies noires de Fraunhofer, absolument comme, dans le cas de la seconde expérience de Kirclilioff, nous aurions eu les raies brillantes du sodium, si l’on avait retiré la lumière de la chaux. Les raies de Fraunhofer ne sont

donc pas sombres absolument, mais sombres relativement, d’une quantité correspondant à la différence entre la lumière interceptée et la lumière émise par la photosphère.

On peut dire de presque toutes les grandes découvertes scientifiques que plusieurs esprits contemporains s’en sont approchés à la fois. Celui qui les fait ne fait ordinairement que projeter sur elles la clarté d’une démonstration que l’on doit considérer comme le produit non d’un génie isolé, mais d’un génie en avance sur les autres. Ainsi Foucault, en 1849, t°ucha aux frontières de la découverte de Kirchhoff. En faisant converger une image du Soleil sur un arc voltaïque, et obtenant le spectre des deux lumières superposées du Soleil et de l’arc, il trouva que les deux raies brillantes, qui, en raison de la présence à l’état d’impureté d’un peu de sodium dans le charbon ou dans l’air, sont ordinairement aperçues, coïncidaient avec les raies sombres D de Fraunhofer. Il trouva en outre que ces raies D sont considérablement renforcées par Je passage de la lumière solaire à travers l’arc voltaïque.

Au lieu de l’image du Soleil, Foucault projeta sur l’arc l’image de l’une des pointes de charbon incandescent, laquelle donne par elle-même un spectre continu, et il trouva que les raies D étaient ainsi engendrées . La conclusion de cette admirable expérience de Foucault fut que l’arc est un milieu qui émet les raies D pour son propre compte, et en même temps les absorbe lorsqu’elles viennent d’une autre source. Il s’arrêta là, et n’étendit pas ses observations au delà de l’arc voltaïque \ il n’arriva ni à la conception de la chimie solaire, ni à la constitution du Soleil. Sa belle expérience resta à l’état de germe sans porter de fruits jusqu’à ce que, dix ans plus tard, l’étude attentive de la classe entière des phénomènes à laquelle elle ap-

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partenait mit Kirclilioff en état de résoudre ce grand problème.

Peu après la publication de la découverte de Kirchhoff, M. le professeur Stokes, qui, dix ans avant cette découverte, l’avait à peu près réalisée de son côté, avait emprunté au son un fait très-propre à mettre en évidence la réciprocité de la radiation et de l’absorption. Une corde tendue répond aux vibrations de l’air synchroniques avec les siennes : un grand nombre de semblables cordes tendues à travers l’espace représenteraient grossièrement un milieu, et si l’on produisait à distance la note commune à toutes les cordes, elles absorberaient les vibrations relatives à cette note, c’est-à-dire qu’elles absorberaient les vibrations qu’elles émettent.

Lorsqu’on excite un diapason avec un archet, la chambre est immédiatement remplie d’un son musical ; ce son peut être regardé comme la radiation ou l’émission du son du diapason. U y a peu de jours, en faisant résonner le diapason, je remarquai que, lorsque ses vibrations s’éteignaient, le son semblait se continuer, quoique plus faible. Le son m’apparaissait, en outre, sortir d’au-dessous d’une table placée à distance, et sur laquelle étaient placés un certain nombre de diapasons de différentes sortes et de différents tons. Un de ces diapason;, et un seul, avait été amené à vibrer par le diapason mis en vibration, et c’était celui dont la période de vibration était celle du diapason qui l’avait excité. C’est un exemple de l 'absorption du son d’un diapason par un autre. Si nous plaçons à côté l’un de l’autre deux diapasons à l’unisson, et si, après avoir passé l’arcliet sur l’un d’eux, nous éteignons ses vibrations, l’autre continuera à résonner; le second excitera de nouveau le premier, et il peut se produire ainsi plusieurs transports ou

échanges de son entre les deux diapasons. En plaçant un centime sur les deux branches de l’un des diapasons, nous détruisons son synchronisme parfait avec l’autre, et il n’y a plus de communication de son de l’un à l’autre.

J’ai maintenant à vous démontrer, sur une échelle suffisante, que nous pouvons faire avec la lumière ce que nous avons fait avec le son. Plusieurs jours durant, en 1 86 1 , j’essayai de réaliser cet effet, mais je ne réussis qu’en partie. Je plaçais sur un disque de fer un mélange d’alcool et de sel dilué, et je le chauffais pour produire l’évaporation. Je mettais le feu à la vapeur, et, à travers la flamme jaune ainsi produite, je lançais le faisceau de la lampe électrique. Je n’obtenais qu’un faible obscurcissement de la bande jaune du spectre projeté. Je pris alors une grande auge, j’y versai le mélange d’alcool et de sel, et lorsqu’il fut allumé il me donna une flamme de plus de 3 mètres de haut; mais le résultat du passage de la lumière à travers cette épaisseur de flamme fut encore peu satisfaisant. Me rappelant que la combustion directe du sodium dans la flamme d’un bec de Bunsen produisait un jaune beaucoup plus intense que celui de la flamme d’alcool salé, et concluant que l’intensité de la couleur montre l’abondance de vapeur incandescente, j’envoyai à travers la flamme du sodium métallique le faisceau de la lumière électrique. Le succès fut complet, et c’est cette expérience que je tiens à répéter sous vos yeux (1).

(‘) La bande obscure produite lorsque le sodium était placé au sein de la lampe (dans le creux de l’un des charbons) fut obsei’vée dans cette même occasion; ce fut alors aussi que fut remarquée pour la première fois la bande bleue du lithium que la flamme de Bunsen ne mettait pas encore en évidence.

CAUSE PHYSIQUE DE ^ABSORPTION. 2l3

Vous remarquez donc d’abord que, lorsqu’un fragment de sodium est placé au sein d’une cuiller mince et introduit dans la flamme de Bunsen non lumineuse, il se produit une lumière jaune intense, correspondant en réfrangibilité avec la bande jaune du spectre. Comme notre diapason, il émet des ondes d’une période spéciale. Lorsque la lumière blanche de la lampe électrique est envoyée à travers cette flamme, vous avez une preuve oculaire que la flamme jaune intercepte le jaune du spectre 5 en d’autres termes, qu’elle

Fig. 59.

absorbe les ondes de même période que la sienne, produisant ainsi, pour tous les besoins et toutes les applications qu’on en voudra faire, une raie noire de Fraunliofer à la place de la raie jaune.

En face de la fente L ( Jîg . 5q), par laquelle sort le faisceau lumineux, je place un bec de Bunsen &, protégé par une cheminée C. Le faisceau, après avoir traversé la lentille, traverse aussi le prisme P (dans l’expérience physique, il y a en réalité une couple de prismes). Là, elle est décomposée et forme sur l’écran un spectre continu très-vif. Si l’on introduit alors dans une petite cuiller une boulette

de sodium au sein de la flamme de Bunsen, le métal fond d’abord, colore la flamme en jaune intense, et enfin brûle avec une combustion violente. Au même moment le spectre est sillonné par la raie sombre D. En introduisant et retirant tour à tour la flamme du sodium dans une succession rapide, on voit apparaître et disparaître tour à tour la raie noire de la manière la plus frappante. Par contraste avec l’éclat adjacent, cette bande se montre absolument noire. Le noir cependant est seulement relatif, car une portion de la lumière de la flamme de sodium tombe sur l’espace sombre.

J’ai rappelé l’expérience de Foucault, mais d’autres expérimentateurs avaient aussi côtoyé les frontières de cette découverte avant qu’elles ne fussent franchies par Bunsen et Kirclihoff. J’ai déjà parlé ailleurs, et je reparle ici avec quelques modifications, des précurseurs de la découverte de l’analyse spectrale et de la chimie solaire. M. Talbot a observé les raies brillantes du spectre dans les flammes colorées; lui et sir John Herschel ont énoncé la possibilité de faire de l’analyse prismatique un moyen d’analyse chimique d’une délicatesse excessive , mais non pas , ils semblent le dire, d’une certitude entière. Plus d’un quart de siècle après, M. le docteur Miller publia les dessins et la description des spectres de diverses flammes colorées.

Wheatstone, avec sa finesse accoutumée, analysa la lumière de l’étincelle électrique et prouva que les métaux entre lesquels jaillit une étincelle électrique font naître dans le spectre des raies brillantes. Dans des recherches déclarées classiques par Kirclihoff, Swan avait montré que moins de ---0 u-~ de grain de sodium introduit dans la

flamme de Bunsen pouvait être mis en évidence par son spectre. Il prouva aussi la constance des raies brillantes

K1RCHH0FF ET SES PRÉCURSEURS. 2l5

dans les spectres des flammes des hydrocarbures. Masson, à l'occasion d’un concours, publia un Mémoire sur les bandes de l’étincelle d’induction, tandis que Van der Willigen, et plus récemment Plücker, ont aussi donné de trèsbeaux dessins des spectres provenant de la même source.

Mais aucun de ces hommes distingués n’a eu la moindre idée de la liaison entre les raies brillantes des métaux et les raies noires du spectre solaire ; et l’on ne pouvait pas dire que l’analyse spectrale eût été placée sur quelque chose de semblable à une base solide avant les recherches de Bunsen et Kircbboff. L’homme qui, dans un Mémoire publié, approcha le plus près des principes philosophiques de la question, fût Angstrôm. Dans le Mémoire traduit par moi et publié dans le Philosophical Magazine pour 1 85 5 , il indique que les rayons qu’un corps absorbe sont précisément ceux qu’il peut émettre quand il est rendu lumineux. Dans un autre endroit, il parle de l’un de ces spectres comme donnant l’impression générale du spectre solaire renversé ; mais ce Mémoire, tout scientifique qu’il soit, porte des traces distinctes des incertitudes de son temps. Foucault, Thomson et Balfour-Stewart ont tous été bien près de la découverte, tandis que, comme nous l’avons déjà dit, elle fut presque révélée par la conjecture ingénieuse, mais restée inédite, de Stokes.

Mentalement, aussi bien que physiquement, chacune des années de l’àge du monde est l’enfantement et le développement des années précédentes. La science prouve ellemême qu’elle est un produit légitime de la nature, en croissant conformément à ses lois. Il n’y a pas ici de solution de continuité. Toutes les grandes découvertes sont péniblement préparées de deux manières : d’abord par d’autres découvertes qui sont, elles, des préludes; et, secondement,

par l’exercice de l’intelligence chercheuse. Ainsi Ptolémée fut le couronnement d’Hipparque } Copernic d’Hipparque et de Ptolémée } Kepler de Copernic, d’Hipparque et de Ptolémée 5 Newton de ces quatre grands hommes. Newton ne s’éleva pas du niveau commun de l’intelligence à cette hauteur étonnante. Au temps où il apparut, le plateau des connaissances humaines était déjà élevé. Il s’élança, il est vrai, au-dessus de ce plateau comme un pic gigantesque, mais il était porté par ce plateau, et une grande partie de sa hauteur absolue est la hauteur de l’humanité de son temps. Il en a été ainsi de la découverte de Kirchhoff. On avait fait beaucoup avant lui, il se rendit maître du travail fait avant lui : il alla ensuite au delà par la force de son génie individuel. Il remplaça l’incertitude par la certitude, le vague par le défini, la confusion par l’ordre, et je ne crois pas que Newton eût des droits plus certains aux découvertes qui ont rendu son nom immortel que Kirchhoff au mérite d’avoir fait un corps de la science fragmentée de son temps, de l’avoir grandement étendue, et de lui avoir infusé la vie des grands principes.

Il nous suffira d’une petite addition pour terminer notre exposé des principes de la chimie solaire. A cause de la lumière dispersée par la matière en suspension mécanique dans l’atmosphère de la Terre, le Soleil n’est pas nettement défini 5 il se montre entouré d’une gloire lumineuse. Or un grand bruit couvre ou éteint un murmure, et une lumière intense éteint une lumière faible. Cette gloire circumsolaire nous empêche de voir les apparences si frappantes des bords du Soleil. La gloire est supprimée dans les éclipses totales, lorsque la Lune s’interpose entre le Soleil et la Terre, et l’on voit alors une série de protubérances rouges s’élançant quelquefois à plus de 10000 kilomètres au delà du bord