TEMPÉRATURE DU SOLEIL

L'énergie de la radiation calorifique du Soleil a pu être mesurée avec une certaine approximation, nous venons de le voir. Mais les données ainsi obtenues ne nous renseignent pas sur un point qui aurait une grande importance, je veux dire sur la température intrinsèque qui règne, soit à la surface de l'immense globe, soit dans les profondeurs de sa masse. Si ce problème parvenait à être résolu, on saurait s'il y a quelque analogie entre cette source si prodigieusement puissante et les sources de chaleur que nous produisons à la surface de la Terre, et dont l'origine est dans les actions chimiques ou électriques.

Malheureusement on est réduit à des conjectures, parce que certains éléments font défaut. Il faudrait connaître le pouvoir émissif du Soleil, et tout ce que l'on peut faire, c'est de le supposer compris entre certaines limites. C'est ce qu'a fait Pouillet, qui est arrivé à la conclusion suivante : en supposant le pouvoir émissif du Soleil égal à l'unité, sa température est au moins de 1461", c'est-à-dire à peu près celle de la fusion du fer; elle pourrait être de 1761", si le pouvoir émissif du Soleil était analogue à celui des métaux polis.

Dans l'hypothèse proposée par M. Faye et qui considère la masse entière du Soleil comme gazeuse, la température des couches internes dépasse de beaucoup celle où les actions chimiques commencent à s'exercer. Mais, selon lui, quelle que soit cette température, le pouvoir émissif de la masse doit être très-faible et ses radiations toutes superficielles, puisque chaque couche jouit d'un pouvoir absorbant spécial pour les rayons émis par les couches inférieures. « En fait, dit-il, la température à la surface du Soleil est loin d'être aussi élevée que sa température interne. Des mesures de M. Pouillet sur

l'intensité actuelle de la radiation solaire, M. Thomson déduit que la chaleur émise n'est que de 15 à 45 fois supérieure à la chaleur engendrée dans le foyer de nos locomotives. »

Les observations spectroscopiques ont appris qu'il existe, au-dessus de la photosphère, une immense couche de gaz hydrogène à l'état d'incandescence, d'où s'élèvent de temps à autre les colonnes gazeuses de même nature qui constituent ce qu'on nomme les protubérances rouges. Si l'on peut appliquer à la combustion de ces masses ce qu'on sait de la combustion de l'hydrogène à la surface de la Terre, il faudrait en conclure que la température du Soleil, au moins à sa périphérie, n'est pas moindre de 2500°.

Cette question, encore si obscure, de la température du Soleil, soit à la surface de la photosphère, soit à l'intérieur de la masse, a été récemment soulevée au sein de l'Académie des sciences de Paris. Donnons un court résumé de cet intéressant débat.

Le directeur de l'Observatoire du collège romain, Secchi, se basant sur de nouvelles expériences relatives à la radiation solaire à la surface de la Terre, expériences dues à MM. Soret, Waterston et à lui-même, en concluait, pour la température du Soleil, un nombre énorme de plusieurs millions de degrés \ Une assertion aussi extraordinaire, dont la signification physique échappe, devait rencontrer des contradicteurs. Déjà le docteur Zœllner, qui regarde le Soleil comme une masse solide recouverte d'une mince couche liquide de lave en fusion, combattait les affirmations de l'astronome romain et évaluait à 27000° seulement la température de la surface solaire. Ainsi Pouillet trouvait 1500 à 1600°, M. Zœllner 27000» et Secchi 10000000° pour la température du So-

1. 3 987 075° d'après les expériences de Soret, ou 5 334 840° en tenant compte de l'absorption atmosphérique. D'après celles de Waterston, Secchi arrive à 9 ou 10 millions de degrés. D'après Ericsson, la température solaire serait comprise entre 2 ou 3 millions de degrés.

leil. Voilà trois résultats tellement différents les uns des autres, qu'il était impossible de les concilier et qu'il fallait avouer l'insuffisance de la science sur ce point intéressant de physique céleste.

Mais la discussion réduisit bientôt à leur valetir les conclusions exagérées que nous venons de citer. Divers savants, parmi lesquels M. Vicaire, montrèrent que les formules employées avaient été inexactement appliquées, et qu'en définitive la température du Soleil, sans qu'on puisse assigner encore à cet élément un chiffre précis, était entièrement comparable aux températures de nos flammes. MM. H. Sainte-Claire Deville et Berthelot, s'appuyant sur des considérations dont le développement ne serait point ici à sa place, évaluent en définitive à 2500° ou 3000° la température de la surface solaire. Enfin M. Violle, reprenant à nouveau les expériences sur la radiation solaire, et tenant compte de l'influence de l'atmosphère, a trouvé pour la température moyenne de la surface du Soleil, une valeur de 2000 degrés.

Il y a d'ailleurs, on le comprendra, bien des réserves à faire sur les résultats trouvés à la surface de la Terre, quelle qu'en soit la méthode, et appliqués à un milieu dont les conditions physiques et chimiques sont si différentes de tous les phénomènes terrestres analogues. Il est probable que la température, dans le Soleil, est loin d'être uniforme. Qu'est-elle au sein de l'énorme masse, dans les couches profondes, sous-jacentes à la photosphère? Dans la photosphère, n'y a-t-il pas de grandes différences entre la température des éléments lumineux ou granulations, et celles des milieux sans doute gazeux qui les séparent, entre celle des pénombres des taches et des noyaux? La température de la chromosphère est-elle aussi uniforme partout? N'est-elle pas sujette à des variations qui correspondent aux changements si rapides qu'on y observe, et qui, tantôt la montrent comme une simple couche hydrogénée à l'état d'incandescence, tantôt la modifient en intro-

duisant violemment les lourdes vapeurs métalliques de fer, de sodium, de magnésium de ses couches les plus basses^ ? Les réponses à ces diverses questions restent encore douteuses, comme celle de la température à la surface. Voici néanmoins quelques résultats sur la température relative des diverses régions du Soleil.

D'après les observations faites en 1852 par Secchi, il y aurait lieu de croire que les diverses régions de la surface solaire ne sont point à la même température. Citons textuellement ses conclusions :

« \° Les régions équatoriales sont à une température plus élevée que les régions situées au delà du 30* degré de latitude, et la différence est au moins de -f^.

« 2° La température est un peu plus élevée dans l'hémisphère nord que dans l'hémisphère sud. »

Herschel avait aussi soupçonné qu'un hémisphère du Soleil rayonnait moins de chaleur et de lumière que l'hémisphère opposé ; mais il considérait deux des faces que le Soleil présente successivement à la Terre, non pas les hémisphères que sépare l'équateur de l'astre.

Le directeur de l'Observatoire romain a comparé la température des taches à celle des parties lumineuses de la photosphère, ainsi qu'à celle des facules; il a trouvé que les taches sont les parties les moins chaudes de la surface ; mais il n'y a pas de différence appréciable entre les facules et la photosphère. M. Chacornac a également reconnii l'infériorité des

1. Le D' Zœllner a publié en 1871 un mémoire intéressant où il cherche à résoudre quelques-unes de ces questions. Il part du fait constaté par divers observateurs, des mouvements d'ascension et de l'altitude de certaines protubérances, qu'il considère comme dues à l'expansion soudaine des gaz remfermés et comprimés à l'intérieur du Soleil. Des considérations de thermodynamique le conduisent ainsi à calculer une température de 27 000° pour les couches inférieures de la photosphère en contact avec le noyau liquide interne, et en moyenne de 85 000° pour la température de ce noyau lui-même. C'est le premier de ces résultats que nous avons mentionné plus haut.

rss LE MONDE SOLAIRE.

taches sous le rapport de la température; mais, selon cet observateur, les facules qui succèdent à une tache ont, au contraire, une température plus élevée que la photosphère.

Ces recherches importantes ont été reprises tout récemment par M. Laugley. L'image du Soleil, donnée par une lunette équatoriale de O^jSS d'ouverture, pouvait être amplifiée depuis 0^,60 jusqu'à 4 mètres de diamètre. Des piles thermoélectriques très-petites et très-sensibles pouvaient être placées dans toutes les parties de l'image. Voici quels ont été les résultats principaux obtenus à l'aide de cette méthode perfectionnée d'expérimentation. M. Langley a reconnu d'abord, ainsi qu'on l'avait déjà trouvé, que la radiation calorifique d'une tache est en général moindre que celle d'une aire égale de sa photosphère ; mais si la portion de la photosphère comparée au noyau noir d'une tache est prise près du bord, la différence de radiation est presque nulle. A 0',5 du limbe, et dans toute la périphérie de la surface solaire, « la photosphère brillante donnait près du bord absolument moins de chaleur que le noyau noir des taches. »

On sait que l'intensité lumineuse du disque varie, du centre où elle est maximum aux bords où elle est la plus faible, que cette diminution est l'indice d'une absorption particulière à l'atmosphère solaire. Bouguer l'avait évaluée à |, F. Arago seulement à 4^, Chacornac et Secchi à plus des -4-, du moins pour les points de l'extrême bord. La chaleur est absorbée comme la lumière; mais est-ce suivant la même loi? M. Langley a trouvé que la loi n'est pas la même et que, généralement, l'absorption de la chaleur est moindre que celle de la lumière, et cette différence va en croissant vers les bords. En admettant, avec W. Herschel, que l'intensité lumineuse du noyau d'une tache est 0,007 de la photosphère, il arrive à conclure que le noyau relativement noir d'une tache nous envoie au moins cinquante fois plus de chaleur que de lumière.

Enfin, ayant exploré les diverses régions du disque, situées

(le part et d'autre de l'équateur solaire, M. Langley n'a pu constater les différences signalées par Secchi, sous le rapport des radiations calorifiques. Il n'a pu trouver de différence de température en rapport avec la latitude. Cette divergence dans les résultats nécessitera de nouvelles recherches.

g 1. ANCIENNES HYPOTHÈSES SUR LA CONSTITUTION PHYSIQUE DU SOLEIL.

Avant la découverte des taches et des autres accidents de la surface du Soleil, on n'avait fait, on n'avait pu faire sur la nature de l'astre que des conjectures vaines , dénuées de preuves, sinon de toute vraisemblance. D'ailleurs l'état des sciences astronomiques et physiques ne comportait point la solution d'une question si élevée.

Dans l'antiquité régnait l'idée de l'incorruptibilité des astres. Des philosophes tels que Zenon, Anaximandre, Diogène Laërce faisaient du Soleil, comme de toiites les autres étoiles, un feu pur, immatériel, n'ayant pas besoin d'aliment, et dès lors incorruptible et inextinguible. L'opinion d'Anaxagore, qui assimilait le Soleil à une masse de fer rouge, à une pierre enflammée, fut une opinion hardie, presque une impiété.

Kepler, avant la découverte des taches, ne fait sur le même sujet que de vagues, et on peut le dire sans manquer de respect à ce grand génie, d'insignifiantes hypothèses. Mais deux ou trois ans s'étaient à peine écoulés depuis cette révélation du télescope, que Kepler regardait les taches comme des fumées ou des nuages, peut-être des exhalaisons de la sur-

face solaire. Il basait cette analogie sur le fait constaté par Scheiner, nié cependant par Galilée, de l'inégalité du mouvement angulaire des taches.

Galilée considérait bien aussi les taches comme des fumées ou des nuages, mais il les faisait flotter comme de l'écume ou des scories sur la surface lumineuse de l'astre, c'est-à-dire sur un océan de matière subtile ou fluide. Ce fut aussi l'opinion d'Hévélius , et nous retrouverons de nos jours la même hypothèse plus ou moins modifiée.

C'est du reste un point commun à toutes les théories imaginées pour expliquer les taches, que de regarder la photosphère comme une matière fluide et lumineuse : leurs auteurs ne s'expliquent pas toujours clairement pour dire si cette fluidité est l'état liquide ou l'état gazeux incandescent; mais la mobilité de la sui'face est admise par tous. Quant aux taches, ce sont tantôt des masses fixes, des éminences ou inégalités du corps opaque intérieur du Soleil , tantôt des scories ou matières bitumineuses lancées par des volcans, tantôt des corps solides et irréguliers flottant à la surface. La première hypothèse est celle de Fontenelle, adoptée ensuite par Lalande : les marées de la masse fluide et transparente couvraient et découvraient tour à tour les rochers obscurs ; les parties complètement émergées formaient les noyaux des taches ; celles que recouvrait une faible profondeur du fluide se voyaient encore par transparence et constituaient les pénombres. Les facules , les divisions des taches, les contours tranchés et plus sombres à l'extérieur des pénombres restaient inexpliqués. Mais il est inutile de développer les raisons qui font aujourd'hui rejeter absolument cette première hypothèse, que Lalande soutenait pour expliquer le retour, après un grand nombre de révolutions, de certaines taches aux mêmes points du disque.

L'hypothèse des scories volcaniques a été soutenue par Durham et WoUaston ; celle des corps solides et flottants, d'ori-

gine inconnue, le fut par La Hire, puis par Maupertuis, qui expliquaient leur disparition par l'action de la masse fluide incandescente « où ces corps se consument». Enfin, il y eut encore une hypothèse faisant des taches des scories ; mais au lieu d'avoir une origine volcanique , ces scories n'étaient, comme le dit Cassini, que les parties hétérogènes et plus grossières qui se trouvaient renfermées dans la masse fluide, et que les agitations de celle-ci accumulaient à la surface, puis divisaient et dissipaient ensuite , après leur avoir fait prendre toutes les apparences que peut présenter une même tache.