ÉPOQUES DE VISIBILITÉ. INCLINAISON ET ÉTENDUE. REFLET

Dans les soirées des mois de février, de mars et d'avril, et surtout dans celles voisines de l'équinoxe du printemps, alors que dans nos climats le crépuscule est de courte durée, si l'on examine l'horizon vers l'ouest, un peu après le coucher du Soleil, on aperçoit une large lueur qui s'élève en forme de cône à travers les constellations étoilées. La même apparence est visible le matin, à l'Orient, avant le lever du Soleil, pendant les mois de septembre et d'octobre, c'est-à-dire aux environs de l'équinoxe d'automne. C'est cette lueur que les astronomes appellent la Lumière zodiacale. Les spectateurs non prévenus, ou peu familiers avec l'aspect ordinaire du ciel, pourraient la confondre soit avec une portion de la Voie Lactée, soit avec des restes de la lumière crépusculaire, soit encore avec une aurore boréale. Mais, avec un peu d'attention, il est impossible de se tromper et de s'y méprendre. La forme triangulaire ou conique du fuseau lumineux, son élévation et sa position inclinée sur l'horizon en font un phénomène à part et qui mérite une mention particulière.

Ily a deux siècles à peine que la lumière zodiacale est connue des astronomes, et c'est D. Cassini qui l'a le premier, sinon

découverte^, du moins sérieusement décrite et observée. Dès l'origine des observations, on chercha naturellement à expliquer le phénomène ; mais avant de mentionner les théories proposées, il importe de décrire les circonstances de son apparition.

Parlons d'abord des époques de sa visibilité.

Dans nos climats, les époques les plus favorables sont, comme nous venons de le dire, celles qui avoisinent les équinoxes, en mars et en octobre. Mais, à la vérité, la lumière zodiacale est visible dans la zone tempérée, dans tous les mois de l'année, tantôt le soir, tantôt le matin, tantôt successivement le matin et le soir d'un même jour. Les longs crépuscules, la présence de la Lune sur l'horizon, le manque de sérénité du ciel sont évidemment des obstacles à cette visibilité, mais non toutefois d'une façon absolue. Ce qiii le prouve, c'est le tableau suivant , donnant la répartition mensuelle de

1. Dans un fort iuLcressant Mémoire intitulé Découverte de la lumière céleste qui paraît dans le Zadiacjue, Gassini cite lui-même l'observation antérieure d'un écrivain anglais, Ghildrey, qui avait vu le phénomène une vingtaine d'années plus tôt, vers 1659 ou 1660. HumboJdt, dans son Cosmos, cite une observation plus ancienne, qui se rapporte probablement à la lumière zodiacale, et qu'il trouva mentionnée dans un manuscrit des anciens Aztèques. « Il est impossible, dit-il, de ne pas reconnaître la lumière zodiacale dans la brillante lueur que l'on vit en 1509, pendant quarante nuits consécutives, monter comme une pyramide au-dessus de l'horizon oriental du plateau mexicain. » Les anciens paraissent ne l'avoir point connue. D. Gassini l'observa depuis le 18 maTs 1683, jour où il la vit pour la première fois, jusqu'en janvier 1693. Fatio de Duilier, de 1684 à 1686, Kirch et Eimmart, de 1688 à 1694, puis Mairan vers 1733, l'étudièrent également; mais c'est à Fatio qu'on doit la première observation de la lumière zodiacale du matin, le 7 octobre 1684. En janvier et février 1685, Gassini vit la lumière zodiacale à la fois le soir d'un jour et le matin du jour suivant. Ghosc singulière, depuis Mairan on ne s'occupa plus guère du phénomène qu'au point de vue théorique, et les observations devinrent rares et peu suivies. Parmi les astronomes contemporains qui ont rappelé l'attention sur la lumière zodiacale par des travaux de longue haleine , il faut citer avant tous le docteur Heis,de Munster, qui en a fait une observation suivie pendant vingtneuf années, de 1847 à 1875, puis le Rév. G.Jones, qui a publié un ouvrage considérable sur ce sujet : Observations on the zodiacal light from april, 2, 1853, to april, 22, 1855. Nous donnons plus loin un aperçu de ces remarquables recherches.

418 observations faites en Europe, principalement parle docteur E. Heis de Munster, dans une période de vingt-neuf années, de 1847 à 1875 :

Janvier

Juillet

Février

Août

Mars ......

Septembre ....

Avril

Octobre

Mai. ......

Novembre. . . ; .

Juin

Décembre

La figure 249 rend sensibles à l'œil ces résultats et révèle l'existence de deux maxima de visibilité, pour les mois de mars

Fig. 249. Courbe de visibilité de la lumière zodiacale, d'après les observations de M. E. Heis.

et d'octobre, et de deux minima, le principal en juin ou juillet, le second en novembre.

A mesure qu'on s'approche de l'équateur ou mieux des tropiques, non-seulement la lumière zodiacale est plus aisément observable à toutes les époques de l'année, mais aussi elle acquiert un éclat et des dimensions plus considérables. Écoutons à ce sujet Humboldt, rapportant dans son Cosmos les impressions que lui causa, dans ses voyages, la vue de ce curieux phénomène. « L'intensité lumineuse, beaucoup plus

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grande, que la lumière zodiacale présente en Espagne sur les côtes de Valence et dans les plaines de la Nouvelle-Castille, m'avait engagé déjà, avant que je quittasse l'Europe, à l'observer assidûment. L'éclat de cette lumière, je pourrais dire de cette illumination , augmentaencore d'une manière surprenante, à mesure que je m'approchai de l'équateur sur le continent américain ou sur la mer du Sud. A travers l'atmosphère toujours sèche et transparente de Cumana, dans les plaines d'herbes ou Llanos de Caracas, sur les plateaux de Quito et sur les lacs du Mexique, particulièrement à des hauteurs de huit à douze mille pieds, où je pouvais séjourner plus longtemps, je vis la lumière zodiacale surpasser quelquefois en éclat les plus belles parties de la Voie Lactée, comprise entre la proue du Navire et le Sagittaire, ou pour citer les régions du ciel visible dans notre hémisphère, entre l'Aigle et le Cygne. » [Cosmos, t. III, p. 594.)

Un peu plus loin, Humboldt recommande aux savants l'étude suivie du phénomène dans les contrées tropicales, parce que « là, dit-il, l'apparition est perpétuelle, et que les variations météorologiques y sont plus uniformes et plus régulières ' . »

A quoi tient cette visibilité plus grande de la lumière zodiacale dans les basses latitudes? Outre les raisons d'ordre phy-

1. Il est une autre question qui se pose au sujet de la visibilité de la lumière zodiacale, c'est celle de savoir si, dans la suite des années, elle est soumise à une certaine périodicité. Gassini, dans son Mémoire, infère de diverses observations qu'elle n'a pas toujours été visible, et en même temps il considère comme probable qu'elle avait été vue dans les temps anciens. Des observations plus récentes, celles de Bravais notamment, feraient croire à de telles intermittences. En février 1842, ce savant trouvait à la lueur un éclat pareil à celui de la Voie Lactée, et à cette occasion il faisait la remarque suivante : ^< Depuis 1832 et 1833, où je vis cette lueur en septembre à Alger, je ne l'avais plus revue, pas même en février ou mars, dans l'biver que j'ai passé (en 1839-1840) près du Gap nord, lorsque toutes les nuits j'étais attentif aux moindres signes de lueurs célestes. » M. Fasel à Morges (Suisse) en février 1874, M. Plummer en Angleterre en septembre et octobre, enfin M. Grruey à Toulouse en novembre de la même année, s'accordent à reconnaître à la lumière zodiacale un éclat bien supérieur à celui qu'elle avait dans les années précédentes. G'est une question qui réclame de"nouvelles études.

sique ou météorologique qu'Humboldt invoque légitimement, il y en a une autre, toute géométrique pour ainsi dire, qui explique en même temps la plus grande visibilité de la lueur, à l'époque des équinoxes, dans les zones tempérées, le soir au printemps et le matin en automne. Cette raison est l'inclinaison de l'axe du cône lumineux sur l'horizon du lieu où l'on observe, inclinaison qui varie selon la latitude et selon l'époque. En effet cet axe coïncide, à peu de chose près du moins, avec l'écliptique, de sorte que, prolongé sous l'horizon, il va passer par le Soleil ou tout au moins s'en éloigne peu. Cette direction paraît constante, mais précisément pour cela l'inclinaison du cône lumineux varie, de la même manière que varie l'inclinaison du cercle de l'écliptique sur l'horizon, soit pour le même lieu d'une heure à l'autre, dans l'intervalle d'une même rotation diurne, ou d'une saison à l'autre pour la même heure, soit pour des lieux difTérents, selon leur plus ou moins grande distance de l'équateurV

L Ainsi à Paris, l'inclinaison de l'éclipticpie sur l'horizon oscille entre 17''42' et 64° 37' environ. Cette inclinaison est la plus grande possible, c'est-

Fig. 250. Position de l'Écliptique au coucher du Soleil, aux Équinoxes, vers le 20 mars et le 22 septembre.

Fig. 251. Position de l'Écliptique au lever du Soleil, aux Équinoxes, vers le 20 mars et le 22 septembre.

à-dire égale à 64° 37', quand le point équinoxial du printemps est sur l'horizon occidental, circonstance qui se présente chaque jour, mais qui coïncide

On comprend donc comment il se fait que la lumière zodiacale, en prenant d'une saison à l'autre toutes les inclinaisons comprises entre ces limites, se dégage plus ou moins facilement des brumes qui couvrent l'horizon par les temps les plus sereins et les ciels les plus purs. A l'équateur, entre les tropiques, où elle se dresse presque toujours dans une direction peu éloignée de la verticale, elle est et doit être constamment visible.

Dans ses contours les plus tranchés, sa forme est celle d'un cône, d'un fuseau lumineux, nous l'avons dit; mais comme elle est formée de deux parties qui paraissent avoir le Soleil pour centre , la forme totale est celle d'un ovale allongé ou d'une ellipse très-aplatie. La ligne qui joint le sommet du matin à celui du soir, en traversant les parties les plus denses ou les plus lumineuses, en est le grand axe, et nous venons de dire que sa direction est peu différente de l'écliptique. Mais cependant les observations prouvent que cette coïncidence n'est point absolue. D'après Cassini, ce serait plutôt avec l'équateur solaire, assertion qui a du reste été contredite depuis. Quant aux dimensions apparentes de la lumière, longueur du grand axe, et largeur de l'axe transverse, elles paraissent variables. Les premiers observateurs donnent des nombres compris entre 40" et 100" pour l'élongation, c'est-à-dire pour la distance angulaire de la pointe extrême du cône au Soleil, et de 8° à 30° pour la largeur à la base. Cassini et Fatio de Duilier avaient

avec le coucher du Soleil vers le 21 mars; ou bien, quand le point équinoxial d'automne est sur l'horizon oriental, circonstance qui coïncide avec le lever du Soleil au 22 septembre. L'inclinaison est au contraire minimum, et égale à 17° 42', au lever du Soleil à i'équinoxe du printemps ou à son coucher à I'équinoxe d'automne. Les figures 250 et 251 donnent ces diverses situations de l'écliptique, et par suite de l'axe du cône de la lumière zodiacale. Si la latitude du lieu va en diminuant, l'Equateur se relève sur l'horizon, et l'axe avec lui; le contraire a lieu, si l'on se rapproche du pôle. Gela suffit pour rendre compte des variations d'aspect selon les époques ou selon les lieux.

remarqué déjà que la lueur est moins bien terminée sur le bord septentrional que du côté opposé, moins vive et moins étendue le matin que le soir, et enfin plus large au nord qu'au midi de l'écliptique. La figure 252, empruntée à M. Heis, confirme complètement ces deux dernières assertions. La forme irrégulière de l'ellipse totale, la divergence du grand axe d'avec l'écliptique et enfin la position excentrique du Soleil, ressortent si clairement de l'examen de cette esquisse, qu'il n'y a pas lieu d'insister davantage. Dans la nuit du 23 an

Fig. 252. Limites et contours de la lumière zodiacale, d'après les observations faites à Aix-la-Ctiapelle, dans la nuit du 23 au 24 décembre] 851, par le docteur E. Hcis.

24 décembre 1851, où fat faite l'observation, les limites de la lumière zodiacale se sont presque montrées dans leur entier; une faible partie du bord sud s'est trouvée seule masquée. La longueur totale atteignit 147M/2, la largeur 57", et l'élongation du sommet occidental 80" l/2\

1. Il y en a eu de bien plus considérables. Ainsi, en 1875, cette élongation a mesuré jusqu'à 117°; deux ans auparavant, la lumière zodiacale orientale ou du matin mesurait 111° 1/2 d'élongation. La comparaison des nombreuses observations que nous avons citées, donne une moyenne annuelle de 83' selon Heis, de 88° selon Weber, pour l'élongation occidentale; de 66° (Heis), de 63°. 5 (Weber) pour l'élongation de la moitié orientale. L'examen de la figure 253, où nous avons tracé la série des maxima et des minima d'élonga-

Il est un autre point d'une grande importance qui, jusqu'à ces derniers temps, était admis par tous les observateurs européens, nous voulons parler du mouvement propre de la lumière zodiacale, qui se fait dans le même sens que les mouvements planétaires. En effet, abstraction faite des variations de longueur du fuseau, variations qui peuvent modifier d'une nuit à l'autre la position de la pointe sur le firmament, cette

Fig. 253. Waxiiua et minima d'clongalioa occidentale et orientale de la lumière zodiacale, d'apics lleis et Wcber (1847-1875).

pointe marche, comme le Soleil ou les autres corps du système planétaire, en sens contraire du mouvement diurne qui d'ailleurs l'entraine à chaque instant. Ce mouvement propre constaté place hors de l'atmosphère de la Terre ou dans l'espace cosmique, la cause, quelle qu'elle soit, de la lumière zodia-

tion, d'après les mêmes documents, ne paraît pas révéler de loi régulière de "périodicité pour ces variations. Elle confirme seulement le fait de la supériorité constante du fuseau occidental (lignes pleines) sur le fuseau oriental (lignes ponctuées), déjà remarquée par Cassini : cela est vrai aussi bien pour les maxima que pour les minima de chacun d'eu.\.

cale, et a eu naturellement une influence considérable sur les hypothèses proposées pour son explication ^ .

Arrivons maintenant à des observations plus récentes sur la réelle étendue de la lumière zodiacale.

Brorsen, observant en 1854 à Senftemberg (Bohême), découvrit à l'horizon, à l'opposé du Soleil, une lueur faible, sans contours décidés, qu'il continua à voir depuis au même endroit, mais qu'il ne parvint pas à retrouver, quand il observa dans une station plus boréale. Il nomma cette apparence le reflet (Gegenschein). « On voit le reflet, dit-il, non-seulement vers le printemps, mais aussi à l'équinoxe d'automne, plus faible cependant à cette dernière époque ^ »

Humboldt avait observé le reflet avant Brorsen. Pendant son séjour entre les tropiques, le savant auteur du Cosmos vit souvent vers l'Orient, après le coucher du Soleil, une lueur qui lui semblait produite par la réflexion de la lumière zodiacale à l'Occident. Mais Brorsen ajouta un détail d'une grande importance, qui a été confirmé par les observations que M. Liais fît en mer, en 1858, à la latitude de 14° N., non loin des côtes d'Afrique : la lumière zodiacale de l'ouest et son reflet oriental étaient réunis par un étroit et léger filet de lumière. M. Gruey, observant le 10 novembre 1874 à Toulouse, aperçut un filet lumineux mince et pâle, allant du

1. Le docteur Heis fait une remarque qui dénoterait une grande régularité dans le mouvement propre de la lumière. Dans la soirée du 27 février 1685, Cassini fixait à 66° la longitude de la pointe de la lumière zodiacale vue à Paris. 179 ans après, cette longitude était de 66" 1/2 selon les mesures faites par Heis à Munster, le 28 février 1864. Cassini, dans la matinée du 4 décembre 1685, assignait au sommet la position de 187° en longitude et de 1° de latitude boréale, et 168 années plus tard, le 4 décembre 1853 au matin, à Munster, Heis trouvait 186° de longitude et + 1° de latitude.

2. Malgré son excellente vue, le docteur Heis n'a pu d'abord apercevoir cette lueur à Munster, à cause de la lumière du gaz : il la vit plus tard ea choisissant à la campagne un lieu d'observation favorable. Le docteur Schmidt l'observa à Athènes de 1867 à 1868; Schiaparelli, Eylert, Gronemann, Gruey l'ont vue également.

sommet du cône dans le Lion, jusqu'à Aldebaran et aux Pléiades, et ne s'éteignant qu'un peu au-dessus de l'horizon ouest. Il suivrait donc de ces faits, que parfois, sinon toujours, la lumière zodiacale fait le tour entier du ciel.