DIMENSIONS APPARENTES DU SOLEIL, VU DE LA TERRE ET DES PLANÈTES

Le Soleil a les mêmes dimensions apparentes, ou peu s'en faut, que la Lune : les deux disques occupent, à peu de chose près, la même surface sur la voûte du ciel. Le diamètre du Soleil, cependant, est en moyenne un peu plus grand. Il varie dans le cours de l'année comme celui de la Lune varie dans le cours de la lunaison, et la raison de ces variations est, dans

mesurer le diamètre solaire, mais on emploie également l'héliomèlre à la mesure de toute autre distance apparente, celle, par exemple, des deux composantes d'une étoile double.

les deux cas, la même : elle vient de ce que la Terre est tantôt plus rapprochée, tantôt plus éloignée de l'un ou de l'autre des deux astres. Ces variations sont manifestes dans les éclipses de Soleil, qui, tantôt sont totales, tantôt sont seulement annulaires.

Quand la Terre est à sa plus petite distance du Soleil, — ce qu'on exprime en disant qu'elle est à son périhé lie \ — le diamètre apparent du disque solaire est le plus grand possible : il atteint alors environ 32'36"^ C'est vers le 1" janvier que cette circonstance se présente. Vers le l*"" juillet, au contraire, la Terre est à son aphélie, à son plus grand éloignement du Soleil; le diamètre apparent du disque solaire est alors le plus petit possible : environ 31' 31". Enfin, dans les premiers jours d'avril et d'octobre, à l'époque de la moyenne distance des deux

1°' janvier.

1" avril.

2 octobre.

l" juillet.

Fig. 3. Dimensions apparentes du disque solaire, aux époques de ses distances extrêmes et mojennc à la Terre.

astres, le diamètre apparent est de 32' 4" environ % moyenne de ses dimensions extrêmes. La figure 3 donne les dimensions

1. De TZBpi, près de, et riXioç, Soleil; aphélie, de aTto, loin de, etc.

2. Il est d'usage, en géométrie, de diviser la circonférence du cercle en 360 parties égales, dont chacune se nomme un degré et se représente ainsi : 1°. Chaque degré se subdivise en 60 minutes, et chaque minute en 60 secondes. Une minute s'écrit : 1' ; et une seconde : 1". Je donne ces détails pour ceux de mes lecteurs qui ne sont point familiers avec les termes de géométrie, parce qu'il m'arrivera souvent de parler de secondes, de minutes, de degrés dans le cours d'une description.

3. D'après les observations faites à l'Observatoire de Greenwich, de 1836

comparées du disque à ces diverses époques; bien que leurs différences soient assez sensibles sur le papier, elles eussent évidemment, dans le ciel, passé inapei'çues sans le secours de mesures rigoureuses.

La circonférence de l'horizon ou de tout autre grand cercle de la voûte céleste serait entièrement remplie par 673 disques de même dimension que celui du Soleil à sa moyenne distance, si tous ces disques étaient tangents les uns aux autres tout le long de la circonférence. Il en faudrait 685 à l'époque de l'aphélie, et 662 seulement au périhélie.

Les dimensions apparentes d'un objet varient avec la distance : ainsi doivent varier les dimensions du disque solaire, vu de chacune des planètes du système. Il doit paraître d'autant plus petit que la planète en est plus éloignée. Pour mieux faire saisir la signification des nombres suivants que le lecteur aurait peut-être peine à se représenter, nous avons joint au tableau qui les donne une gravure montrant les dimensions comparées du Soleil, vu de chacune des principales planètes, à leurs moyennes distances. Mais il ne faut pas oublier que si la grandeur apparente varie, l'intensité intrinsèque de l'éclat lumineux reste la même, abstraction faite, bien entendu, de l'absorption due aux atmosphères de chaque corps céleste, et sur l'intensité de laquelle on n'a encore aucune donnée précise. L'intensité intrinsèque de la lumière ou de la chaleur

à 1847 (V. la Connaissance des temps pour 1876), le demi-diamètre du Soleil à sa distance moyenne de la Terre est égal à 16' 1",82. Soit pour le diamètre 32'3",64. — En représentant par 10 000 la surface lumineuse ou calorifique du Soleil à sa distance moyenne à la Terre, on trouve les nombres 9663 et 10 335 pour cette même surface, telle qu'elle nous apparaît à sa plus grande distance en juillet, et à son plus petit éloignement vers le l" janvier. Les mêmes nombres nous donnent donc les quantités relatives de chaleur et de lumière reçues par la Terre à ces difli'érentes époques, de sorte qu'en été (l'été de l'hémisphère septentrional) le Soleil échauffe et éclaire moins notre globe que pendant l'hiver. Cette apparente anomalie sera expliquée plus loin, quand nous aurons à nous occuper des saisons terrestres.

reçue par une planète est donc seulement en rapport avec l'étendue de la surface apparente du disque solaire ; mais pour

Fig. 4. Le Soleil vu des principales planètes; dimensions apparentes comparées.

juger de la quantité totale de la radiation solaire sur chaque globe, il faudrait tenir compte à la fois de sa distance au Soleil et de l'étendue de l'hémisphère éclairé.

DIMENSIONS APPARENTES DU SOLEIL VU DES PLANÈlES.

Diamèli'c. Surface.

De Mercui'c 82' 49" 6673

— Vénus 44' 20" 1910

— La TciTC 32' 4" lOÛO

— Mars 21' 3" 430

— Flore 14' 33" 206

— Gamilla ou Maximiliana . 9' 0" 79

— Jupiter 6' 10" 37

— Saturne 3' 22" 11

— Uranus 1' 40" 3

— Neptune 1' 4" 1

De Mercure, la planète la plus voisine du Soleil, on voit cet astre sous ses dimensions apparentes les plus grandes; de Neptune, au contraire, sous ses plus petites. La surface lumineuse est 6673 fois plus considérable pour la première de ces planètes que pour la seconde, située, comme on sait, aux confins de notre système. En étudiant la constitution physique des planètes, nous reviendrons sur les quantités de lumière et de chaleur dont les effluves solaires baignent leurs surfaces. Disons seulement que si, pour les habitants de la Terre, le disque du Soleil offre une surface apparente sept fois plus petite que celle sous laquelle on l'aperçoit de Mercure, si dans Neptune cette surface se trouve réduite jusqu'au millième, elle conserve néanmoins, dans ce dernier globe, un éclat bien supérieur à celui de tous les astres, planètes ou étoiles que nous voyons au cieP. Mais ce serait autre chose, si nous nous éloignions du Soleil jusqu'à la sphère des étoiles, même dc^s plus rapprochées de nous. A cette distance énorme, l'immense luminaire ne paraîtrait plus que comme un point, perdu parmi les innombrables feux de la voûte étoilée ^ .

1. De Neptune, le diamètre du Soleil est vu sous un angle d'environ 64", c'est-à-dire environ trois fois plus petit que l'angle sous lequel nous voyons la planète Jupiter à sa moyenne distance. Mais l'éclat de sa lumière est incomparablement plus intense.

2. On verra, en efi'et, plus loin, que le diamètre des plus brillantes étoiles,

LE Cllîl,. 5

g 3. DISTANCE DU SOLEIL A LA TERRE. — PARALLAXE DU SOLEIL.

La mesure des dimensions apparentes du disque du Soleil est un élément qui a été d'une grande importance pour l'astronomie : ces dimensions variant d'une manière continue d'un jour à l'autre, ont permis de comparer entre elles les distances où la Terre se trouve de l'astre radieux à chaque jour de l'année, et ont donné ainsi une idée exacte de la forme de son orbite ' . Mais elles ne peuvent suffire à faire reconnaître les dimensions réelles de cette orbite, non plus que celles du Soleil, tant qu'on ignore la distance vraie de l'astre, sa distance exprimée par exemple en rayons de l'équateur de là Terre.

Voici donc la question qui se pose maintenant, si nous voulons nous faire une idée précise de la grosseur du Soleil, et des éléments physiques qui sont en rapport avec cette dimension, si nous voulons avoir une unité propre à mesurer 1 étendue du monde solaire tout entier, et plus tard, celle de l'iuiivers visible : « Quelle est la distance moyenne du Soleil à la Terre ; quel est le rayon moyen de l'orbite que notre planète décrit en une année autour de lui? » Les astronomes disent, en des termes équivalents : « Quelle est la parallaxe du Soleil ? »

Voyons d'abord ce qu'on entend par ce dernier mot. Sup-

de Sirius même, n'est pas égale à 1 centième de seconde. Le Soleil vu de Neptune, ayant encore 64", la surface de son disque est supérieure à 40 960 000 fois celle de Sirius. Ainsi, dans la planète la plus reculée du système, en supposant aux deux lumières le même éclat intrinsèque, le Soleil illumine encore comme plus de 40 millions d'étoiles de première grandeur. Le jour sur Neptune est 800 fois aussi brillant que notre pleine Lune.

1. Deux éléments sont nécessaires pour la solution de ce problème, laquelle a été donnée pour la première fois par le grand Kepler : 1° le mouvement angulaire du Soleil qui varie d'un jour à l'autre pendant une année; 2° les variations de son diamètre apparent, qui correspondent aux variations de sa distance à la Terre. (V. Biot, Astronomie physique, t. IV, ch. ix.)

posons un observateur au centre même du Soleil, et, de là, observant le globe terrestre. Sous quel angle verra-t-il le rayon de la Terre ? Si cette question était résolue, si l'on savait le nombre de secondes d'arc qui mesure l'angle dont il s'agit, la distance même de la Terre au Soleil en serait une conséquence, ainsi que nous le ferons comprendre dans la Troisième partie du Ciel (voyez le chapitre consacré à la mesure des distances célestes). Or, c'est cet angle-là qu'on nomme en style astronomique la parallaxe du Soleil.

La première détermination un peu précise de cet élément date du siècle dernier : elle a été déduite des observations d'un phénomène astronomique assez rare, le passage de la planète Vénus au devant du disque du Soleil. On l'a obtenue depuis par diverses méthodes, et les astronomes ont attendu avec impatience l'année 1874, où le même phénomène s'est reproduit à la date du 8 décembre, pour se prononcer entre les résultats, encore bien divergents, que ces méthodes ont fournis'. Au moment où nous écrivons (février 1876), la discussion des observations n'est pas terminée, et le seul résultat livré à la publicité donne 8", 88 pour la parallaxe solaire. C'est,

1. Voici quelques-uns des résultats auxquels nous faisons allusion :

Bessel avait trouve, par la discussion des observations des passages de

Vénus du siècle dernier, la parallaxe solaire égale à. . . . 8"58

Polawski, même méthode, par une discussion nouvelle. . . . 8"86

Winnecke, observations de Mars 8"96

Hanson, équation parallactique de la Lune 8"92

Stone 8"93

Le Verrier, d'après les mouvements de Mars, de Vénus, de

la Lune 8"95

Foucault, d'après la détermination de la vitesse de la lumière. 8"86

Galle, d'après les observations de la planète Flore 8"87

Cornu, vitesse de la lumière, détermination récente 8"d8

Puiseux, premiers résultats déduits du passage de Vénus, en

décembre 1874 8"88

La moyenne des neuf derniers résultats, — -tout le monde est d'accord que la première est trop faible, — est le nombre 8",90.

à peu de chose près, le nombre que nous avions adopté dans

les précédentes éditions du Ciel. U Annuaire du Bureau des

Longitudes ^owv 1876 donne encore 8", 86 pour cet élément :

c'est la valeur que nous conservons provisoirement.

Le rayon de l'équateur de la Terre, vu de face à la distance

duSoleil, aurait donc 8", 86 de dimension apparente. Dès lors,

le globe terrestre vu du Soleil aurait un diamètre apparent

double, ou de 17", 72, et un calcul simple permet d'en déduire

pour la distance moyenne du Soleil à la Terre :

23 245 rayons de l'équateur, c'est-à-dire 148 250 000 kilomètres.

Il y a loin du nombre que nous venons de transcrire à la distance adoptée hypothétiquement par des disciples de Pythagore, dont l'école professait d'ailleurs, sur le système du monde, des idées si rapprochées de celles qu'une longue suite de travaux a définitivement consacrées. Ils assignaient 18 000 lieues, au lieu de 37 millions, à la distance où nous sommes de l'astre qui nous échauffe et nous éclaire : c'était donner au Soleil à peu près 167 lieues de diamètre, et l'on comprend alors cette comparaison qui étonnait les anciens, qui peutêtre étonnerait encore beaucoup de gens parmi nous, à savoir, que le Soleil est plus gros que le Péloponèse ' .

\ 48 250 000 kilomètres ou 37 millions de lieues en nombres ronds, telle est donc approximativement la distance du Soleil; mais ces nombres représentent la distance moyenne, celle

1. Avant 1769, les astronomes avaient essayé de diverses façons de trouver la distance du Soleil. Ceux de l'antiquité avaient dû se borner à des conjectures.

Aristarque de Samos, et à sa suite Ptolémée, Copernic et Tycho, la supposaient égale à 1200 rayons de la Terre, près de 2 millions de lieues, c'està-dire vingt fois moindre que la vraie distance. Kepler tripla ce nombre. Cassini et Lacaille furent ceux qui s'approchèrent le plus de la vérité. Selon d'Alembert (dans l'Encyclopédie), le dernier de ces savants évaluait la distance en question à 21000 rayons terrestres, Cassini à 28 000. Le même auteur cite encore une distan* de 12 000 diamètres de la Terre, c'est-à-dire

OÙ la Terre se trouve de l'astre vers les premiers jours d'avril et d'octobre.

Voici maintenant les distances extrêmes :

Au périhélis, vers le 1" janvier. 145 700000 kil. ou 22855 rayons. A l'aphélie, vers le 1" juillet. . 151800000— —236.30 —

Ce n'est pas tout que de donner des nombres, il faut tâcher de se figurer les grandeurs qu'ils représentent, et ce n'est pas toujours chose facile, l'accumulation des chiffres ne faisant souvent sur l'esprit qu'une impression très-vague. Notre imagination est rebelle à la représentation des grandes distances qu'on rencontre si fréquemment en astronomie; aussi, c'est seulement à l'aide de comparaisons que nous parvenons à nous en faire une idée un peu précise. Ces distances viennentelles à dépasser le champ de notre vue sur un horizon terrestre, c'est-à-dire 10 à 20 lieues, l'image proprement dite s'évanouit, et nous sommes forcés d'avoir recours à d'autres procédés de représentation; par exemple, nous nous demandons combien il faudrait de temps pour parcourir la distance donnée, à un mobile animé d'une vitesse connue. La sensation de la durée vient alors en aide à celle de l'étendue, pour la compléter et la parfaire.

Voyons si, en usant de cet artifice, nous arriverons à embrasser avec quelque netteté l'espace qui sépare la Terre du Soleil.

Considérons la lumière, qui se propage en ligne droite, en parcourant uniformément 300 000 kilomètres par chaque seconde de temps. Du Soleil à la Terre, elle met 496 secondes

un peu plus forte que celle adoptée aujourd'hui ; mais il ne donne pas le nom de l'astronome qui avait fourni cette évaluation. Arago, dans son Astronomie populaire, rappelle les mesures trouvées par Riccioli et Hévélius, 7000 et 5200 rayons terrestres; enfin celles de Richer et de Maraldi, déduites de l'opposition de Mars, et qui fixaient le Soleil à des distances moyennes de la Terre égales à 21712 et à 20 626 rayons de notre planète.

16 centièmes de seconde ou 8"° 14% 16 à franchir l'intervalle moyen de 148 millions de kilomètres qui les sépare.

Un boulet de canon de 12 kilogrammes, chassé de l'arme par une charge de 6 kilogrammes de poudre , se meut avec une vitesse de 500 mètres dans la première seconde. S'il conservait cette vitesse uniforme jusqu'au Soleil, il lui faudrait environ 9 années | pour y parvenir.

Si Fespace compris entre le Soleil et la Terre était susceptible de transmettre un son avec la vitesse uniforme de propagation de 340 mètres à la seconde, — c'est la vitesse dans l'air à 15", — il faudrait à l'ébranlement sonore 13 ans f pour franchir cette distance. Il y aurait donc à peu près 14 ans que l'explosion qui lui aurait donné naissance à la surface du Soleil aurait eu lieu, au moment où l'onde viendrait frapper notre oreille à la surface de la Terre.

Imaginons enfin un chemin de fer reliant en droite ligne notre planète et le Soleil ; un train express et direct voyageant à la vitesse constante de 50 kilomètres par heure, sans s'arrêter jamais, n'arriverait à destination qu'après un voyage de 337 ans et demi. Parti au 1" janvier 1876, un tel convoi ne terminerait sa route que vers le mois de juin de l'année 2213.

Il y a des planètes plus rapprochées du Soleil que la Terre, mais il y en a aussi de beaucoup plus éloignées. Neptune, dont l'orbite marque les limites du monde planétaire, tel du moins que nous le connaissons aujourd'hui, est à une distance du Soleil qui dépasse trente fois celle de la Terre, et qui, dès lors, se mesure, en nombre rond, par 5 milliards 500 millions de kilomètres. La lumière ne franchit cet intervalle qu'en 4 heures 7 minutes ; notre train express de chemin de fer, s'il était parti de Neptune il y a 10 124 ans, arriverait à peine aujourd'hui au Soleil !