CIIAP. IV. — MÉTHODES ASTRONOMIQUES. — SPECTROSCOPIE

de pressions et do durées, que nous sommes impuissants à reproduire dans nos laboratoires et, bien que le géologue abandonne ordirvairenient celte partie de sa tûche au chimiste, il doit, tout au moins, en connaître et, par les moyens qui lui sont propres, essayer d'en expliquer les résultats. Or c'est, on le sait, par le spectroscope qu'on a pu déceler, non seulement les métaux de ce qu'on appelle les terres rares (thorium, yttrium, erbium, etc.), ou les métaux alcalins secondaires (rubidium, casium, thailium, etc.), mais aussi les métaux radiants (polonium, radium, etc.).

Enfin la spectroscopie, en nous révélant l'état de la matière portée h l'incandescence dans des conditions que nous n'atteignons pas autrement par la chimie, peut nous éclairer sur ce qui s'est passé pendant la période cosmique de notre planète, au moment où s'est constituée la matière sous les formes que nous lui connaissons, ou même sur ce qui peut se réaliser aujourd'hui encore dans les profondeurs dé la Terre.

Etant donnée celte importance géologique des résultats obtenus avec le spectroscope, il ne sera pas inutile de rappeler ici sommairement en quoi consiste la méthode spectroscopique et d'indiquer les résultats que l'on peut en attendre '.

On sait, depuis les travaux d'Angstrôm (1853), puis de Bunsen et Kirchhoff (1855), que chaque substance solide ou liquide, portée à l'incandescence, ou chaque gaz incandescent sans particules solides donnent, si l'on disperse leur lumière par un prisme ou par un réseau, un spectre caractéristique, continu dans le premier cas, discontinu et formé de rayons simples ou monochromatiques dans le second -.

Ce spectre est caractéristique en ce qu'il présente, à une température déterminée, un certain nombre de bandes ou de raies brillantes plus ou moins larges, dont la position dans la gamme colorée ^, c'esl-

pouvait faire directement l'analyse spectrale complète d'un grand nombre de minéraux à éclat métallique et conducteurs de l'électricité (galène, pyrite, etc.), en provoquant une étincelle électrique entre leurs fragments.

1. On peut consulter pour plus de détails, un traité de spectroscopie, tel que celui de M. G. S.\.let (Paris, Masson, 1888j.

2. Le premier type de spectres est celui que donnent le Soleil, les astres et les nébuleuses résolubles.

3. En principe, un corps quelconque parait d'une certaine couleur, c'est-à-dire émet, quand on lui envoie de l'énergie lumineuse sous forme de lumière blanche, une superposition de rayons colorés, où domine cette couleur, parce qu'il absorbe tous les autres éléments colorés de la lumière blanche pour ne refléter que celui-là ; autrement dit, toutes les radiations, dont la vitesse est autre que celle de la couleur en question, sont annulées en le rencontrant et transformées en une autre forme d'énergie, généralement en chaleur. A la température ordinaire, la plupart des corps n'émettent pas de lumière propre, parce qu'ils n'ont pas d'énergie extérieure à dépenser, parce que leurs vibrations moléculaires ne sont pas assez actives, ni les ondes émises assez rapides pour influencer notre œil (sauf des corps spéciaux,

à-dire la longueur d'onde et la distribution par raies isolées ou par groupes de 2, 3, etc. (doublets, triplets, etc.) permet de le reconnaître. Quand on modifie la température, le spectre se transforme et, notamment pour certains corps (azote, brome, soufre, iode, etc.), peut d'abord présenter des bandes et ensuite des lignes ^ Que veulent dire ces raies brillantes? Pourquoi a-l-on, pour le cuivre, deux raies vertes très éclatantes et deux oranges assez vives ; pour le zinc, trois raies bleues et une raie rouge? Pourquoi certains sels, tels que ceux de sodium, de lithium ou de strontium, donnent-ils une lumière à peu près monochromatique : par e^cemple, pour le lithium, une seule raie rouge formant l'image unique de la fente du collimateur? Il n'est peut-être pas inutile de l'examiner pour faire comprendre ce que la spectroscopie peut apporter d'enseignement à la connaissance de la matière.

Trois éléments principaux doivent influer : 1° les conditions d'excitation vibratoire (donnée physique) ; 2° la nature chimique de l'élément (donnée chimique); 3° la structure moléculaire de la vapeur (donnée géométrique ou cristallograpliique).

Le rôle de l'excitation vibratoire paraît nettement mis en évidence par les relations numériques, qui, dans un spectre quelconque, apparaissent entre les inverses des longueurs d'ondes correspondantes aux raies spectrales -. Il y a là quelque chose comme un développement

comme le radium). Mais cet état se modifie dès que, sous une forme quelconque, on leur prête de l'énergie. Quand on les chauffe, on influe sur ces vibrations : ce qui, en dehors môme de toute altération chimique, se traduit d'abord par un changement de couleur, c'est-à-dire par le fait que les radiations absorbées ne sont plus les mômes. Puis il arrive, en général, un moment, où le corps, s'il n'est pas modifié chimiquement auparavant, devient incandescent, c'est-à-dire qu'une partie de l'énergie, reçue par lui sous la forme calorifique, se traduit en énergie lumineuse. Dans cette incandescence, qui produit à la fois une série d'ondes vibratoires de diverses vitesses, certaines couleurs dominent alors et constituent la caractéristique du spectre; c'est, sous une forme plus frappante et plus nette, le même phénomène encore, qui donnait, à une température plus basse, sa couleur au corps. Et, en eflet, si, devant une lumière incandescente, on interpose une vapeur contenant l'un des éléments qui produisent le spectre incandescent, les particules de cette vapeur absorbent les radiations lumineuses, qu'elles sont susceptibles démettre, pour leur substituer leur intensité propre, qui est moindre; les raies caractéristiques de l'élément en question, qui auraient dû apparaître brillantes, se montrent sombres au contraire. C'est le phénomène du renversement des raies, grâce auquel on peut reconnaître la composition chimique du Soleil ou des astres.

1. BoNSE.v et KniciiHOFF avaient d'abord annoncé que le spectre d'un métal était indépendant de sa température et de sa combinaison chimique avec tel ou tel métalloïde, c'est-à-dire qu'il apparaissait uniquement déterminé par latome métallique. En réalité, le spectre caractérise la molécule composée et le chlorure de baryum (d'après M. Ducon, 1864) produit un spectre tout différent de celui du baryum. Le chlorure et le bromure de cuivre se distinguent l'un de l'autre au spectroscope. H faut seulement que la combinaison chimique puisse subsister à la température réalisée.

2. Chaque raie correspond à une onde lumineuse ayant sa vitesse vibratoire propre, qui détermine sa place dans le spectre.