LUNETTE TERRESTRE OU LONGUE-VUE

avec le môme objectif, d'employer un grossissement aussi fort. La lumière absorbée par le passage à travers deux nouvelles lentilles est la cause de cet affaiblissement, qui n'existe pas. dans la lunette de Galilée.

On construit aujourd'hui des lunettes ou longues-vues de toutes dimensions et de puissance extrêmement variée, aussi bien en vue des applications utiles que pour la distraction et l'agrément. Avant l'invention du télégraphe électrique, les employés des télégraphes aériens se servaient, pour distinguer nettement les signaux, de longues-vues dont les objectifs avaient jusqu'à 8 ou 9 centimètres d'ouverture et 2", 50 de distance focale. Les marins emploient des lunettes semblables, de dimensions moindres cependant, parce que le maniement en serait peu commode à bord ; les lunettes de mdty dont ils font un fréquent usage, sont, soit des lunettes à oculaire simple comme les lunettes astronomiques, soit des lunettes à objectif de grand diamètre, afin de donner le plus possible de lumière et de permettre l'observation des objets dans l'obscurité.

Pour les maisons de campagne, on construit des limettes, plus puissantes, parce qu'on peut les installer à demeure sur des pieds de formes variées; elles sont munies d'un certain nombre d'oculaires, les uns terrestres, les autres astronomiques, de grossissements différents et qui permettent aux gens du monde, aux amateurs d'astronomie, de faire une série assez nombreuse d'observations intéressantes.

Quant aux instruments d'astronomie proprements dits, ils exigent une perfection qui en rend l'acquisition relativement coûteuse. L'objectif principalement demande, outre la pureté de la matière, un travail de taille et de polissage long et diffi-^ cile, sans lequel la netteté des images et leur achromatisme ne peuvent être obtenus. Aussi est-il nécessaire de les soumettre à des essais suivis, faits par des yeux exercés et accoutumés aux observations célestes. D'ordinaire on les applique à distinguer certains objets célestes d'une observation difficile, à dédoubler quelques étoiles, à reconnaître les détails de struc-

lure, soil de cerlaiiies nébuleuses, soit des anneaux de Saturne. à apercevoir nettement les satellites de cette planète. Au conti'aire, d'autres objets se notent bien dans presque tous les instruments : telle est la Lune, pour laquelle, comme on l'a dil. il n'est point de mauvaise lunette.

Mais il Tant se garder des Ibrts grossissements, sauf pour les étoiles ou les nébuleuses. Un grossissement moyen, qui donne beaucoup de clarté et de ucltclé, est bien préférable aux amplifications exagérées, qu'on applique trop souvent aux instruments sans utilité réelle.

l 4. LES TÉLESCOPES CATAOlOPTnHjrES.

Un télescope réflecteur ou caladioptriquc, ou plus simplement, selon l'usage de notre langue, un léIesco|)e, diffère des lunettes ou télescopes réfracteurs en ceci, que l'objectif est un miroir concave au lieu d'une lentille convergente. Ce miroir donne lieu à la formation d'une image réelle de l'objet, image qui est située au foyer principal du miroir quand l'objet est à une dislance qu'on peut considérer comme infinie. En disposant convenablement un oculaire pour l'examen de cette image, on obtient l'amplification qu'on désire, comme dans la lunette astronomique.

Cette substitution d'un miroir à la lentille objective avait été imaginée dès 1616 pai' îucchi. Mais c'est à l'astronome anglais Gregory que revient le mérite de la première application effective, et l'on peut dire de l'invention du télescope. Comme on va le voir plus loin, l'image de l'objet qu'on grossit à l'aide de l'oculaire, est formée après une double réflexion sur un grand miroir, puis sur un pctft miroir, tous deux concaves, d'où résulte une assez grande déperdition de lumière. Newton imagina une disposition différente, dans laquelle la réflexion a lieu aussi sur deux miroii"s, cl enfin William Herschel a supprimé complètement la seconde réflexion dans les télescopes à

LES TÉLESCOPES CATADIOPTRIQUES.

grande ouverture qui portent son nom. Commençons par ce dernier système, le plus simple de tous.

Un miroir concave M disposé au fond du tube de l'instrument reçoit les rayons AB qui émanent de l'objet céleste, et, par la réflexion, donne lieu à la formation d'une image aérienne ou réelle ba, renversée. A l'aide de l'oculaire 0 disposé en avant du foyer principal de l'objectif et sur le bord inférieur du tube du télescope, l'œil voit l'image B'A' agrandie, mais toujours renversée, ce qui est sans inconvénient pour les observalions astronomiques.

Cette disposition n'est possible que pour les télescopes dont le miroir a une très grande ouverture. L'image doit se former sur le bord du tube, afin que la tête de l'observateur qui tourne

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Fjg. 311. — Principe et disposition du télescope front-view de W. Uei^chel.

le dos à la partie du ciel observée, n'intercepte que fort peu de rayons. De là la disposition légèrement inclinée, relativement à Taxe du tuyau, donnée au miroir. Dans un très grand télescope, la porlion de la tête qui empiète sur l'ouverture du tube est une petite fraction de la surface du miroir; il n'en serait point ainsi dans un télescope de faibles dimensions.

Les télescopes de ce système sont connus sous le nom de télescopes front-view, ou à vue de fcwe, que leur avait donné W. Herschel lui-même. Le plus considérable que l'illustre astronome de Slough ait construit sur ce modèle est celui dont la figure 312 donne la vue extérieure. Il n'avait pas moins de 39 pieds 4 pouces anglais de longueur (13 mètres), et le miroir avait un diamètre de 4 pieds 10 pouces (1",47). « De telles dimensions, dit Arago, sont énormes, comparées à celles des

lélescopes exécutés jusque-là. Elles paraîtront cepeiidant très mesquines aux personnes qui ont entendu parler d'un (iréleDdn bal donné dans le létescopc de Slough. Les propagateurs de ce bruit populaire avaient confondu l'astronome Hersebcl avec le briisseur Meux, et un cylindre dans lequel riiumme de la y\a& petite taille pourrait à peine se tenir debout, avec certains tonneaux en bois, grands comme des nuisons, où l'on fabrique, où l'on conserve la bière. »

Fig. 512. — Grand télescope frODt-vitw de W. llcrjchcl, ï robserraloire de Skw^fa.

Cet immense télescope, qui ne pesait pas moins de 20 quintaux anciens, n'était pas facile à mouvoir. 11 fallut une combinaison d'ailleurs fort ingénieuse de mâts, de poulies, de cordages pour la manœuvre, qui exigeait le concours continuel de deux bommes de peine, outre l'aide chaîné de prendre Tbeure à la pendule. D'ailleurs, l'observation avec d'aussi puissants instruments nécessite un ciel d'une grande pureté, sans quoi le grossissement des irrégularités apparentes provenant des réfrac-

LES TÉLESCOPES CATADIOPTRIQUBS. 543

lions atmosphériques, déforme les images et les rend confuses, « Herschel trouvait qu'en Angleterre il n'y a pas dans l'année plus de cent heures pendant lesquelles on puisse observer fructueusement le ciel avec un télescope de 39 pieds, armé d'un grossissement de 1000 fois. Cette remarque conduisit le célèbre astronome à reconnaître que, pour faire avec son instrument une revue du ciel tellement combinée, que le champ eût été dirigé un seul instant vers chaque point de l'espace, il ne faudrait pas moins de huit cents ans. »

Le télescope que lord Rosse a fait construire et installer dans son parc de Parsonstown, en Irlande, est plus colossal encore que l'instrument déjà énorme d'Herschel. Le miroir métallique, de 1",83 de diamètre, de 17 mètres environ de distance focale, pèse à lui seul près de 4000 kilogrammes. Le poids total de l'appareil optique, tube et miroir, n'est pas moindre de 10 400 kilogrammes. 11 supporte des grossissements de 6000 fois. Mais une telle puissance d'amplification n'est applicable qu'à l'observation des objets très lumineux, comme les étoiles ou certaines nébuleuses. La Lune, les planètes, qui n'envoient qu'une lumière réfléchie, ne peuvent être utilement examinées; aussi est-ce aux recherches d'astronomie sidérale que ce magnifique insti'ument a été appli(|ué avec le plu,s de succès. Nous avons donné, dans notre ouvrage le Cirx, de nombreux échantillons d'images d'amas stellaires et de nébuleuses, observés la plupart à Parsonstown, à l'aide du grand télescope que représente la planche XX.

Arrivons maintenant au télescope de Gregory. Au foyer principal du grand miroir objectif MM placé (fig. 313) au fond du tube de l'instrument, il se forme une image aérienne, réelle et renversée de l'objet céleste AB. En sens inverse du grand miroir et sur le même axe, se trouve disposé un petit miroir concave mn. L'image réelle focale du grand miroir est un objet pour ce second miroir; il s'en forme donc une seconde image réelle et renversée en ab, de sorte que celle-ci est une image droite de l'objet véritable. Pour donner issue aux faisceaux de lumière

Il en ivsiille (|ii(; l'ubsorvaleur ;i l'ii'il directeinent tourné vers h partie du ciol ohscr^ôe.

connnf dans la lunette astronomique, il n'intercepte donc pas h litiiiière qui lonihe sur l'objectif. Celte lumière est alTaiblic tuutefoM, d'abord par rouvertin-e |ualiiinéo au centre qui en diminue la surface, mais surtout par la seconde réflexiou <î la surface du petit miroir. C'est là qu'est rineiiiivénient des télescopes de Gregory , dont le principal avantage vicnl de la facilité avec laquelle se font les recherches, sans toutefois que cela dispense de la nécessité d'une petite lunette parallèle ou chercheur.

Dans les télescopes de Gregory, l'image agrandie A' B' est droite, ce qui permet d'employer cet instrument comme lunette terrestre. A l'aide d'une tringle extérieure, on peut déplacer

Fif!. 511. — Ti!lc5eo[ic de Crogory.

LES TÉLESCOPES CATADIOPTRIQUBS.

le petit miroir, de manière à mettre au point ; pour les myopes, on rapproche le miroir de l'oculaire ou de l'œil; pour les presbytes, on l'éloigné au contraire. La mise au point est aussi nécessaire quand, de l'observation ou d'un objet situé à l'infini, on passe à une observation terrestre d'un objet plus ou moins éloigné, mais à une distance finie de l'observateur.

Le télescope de Cassegrain est à peu près disposé comme celui de Gregory. II a les mêmes inconvénients et les mêmes avantages, outre qu'il est un peu plus court. Cela lient à ce que le petit miroir, étant convexe, doit être placé en avant de l'image réelle que formerait le grand miroir.

Il nous reste à décrire le télescope imaginé par Newton. Le

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Fig. 515. — Principe et disposition du télescope de Newton.

miroir m qui reçoit les faisceaux lumineux émanés de l'objectif M s'y trouve placé, comme dans le télescope de Cassegrain, en avant du foyer principal où viendrait se former l'image réelle de l'objet. Mais c'est un miroir plan incliné à 45 degrés, de sorte qu'il ne fait que renvoyer l'image, égale à la première, dans une direction qui est à angle droit avec celle des rayons de lumière ou avec l'axe de l'instrument. Une ouverture est pratiquée latéralement dans cette direction, et c'est là qu'on place le tuyau de l'oculaire, de manière à examiner l'image agrandie.

Au lieu d'un miroir plan, on met le plus souvent un prisme rectangulaire, et c'est sur la face hypoténuse de ce prisme que viennent tomber les rayons réfléchis par l'objectif, ils sont eux-

5Mr LE MONDE PHYSIQUE.

mômes renvoyés à l'oculaire en vertu du phénomène conno sous le nom de rèflcnon totale.

W. ITcrschel a construit, pour ses propres observations, un grand nombre de lélescojies ; il eu Iravaillait cl polissait luimômc les miroirs, et était devenu très habile dans ces opérations. ordinair<^ment longues et délicates. Voici, à ce sujet, (piehjues

Fig. 516. — TOIescopc a miroir argcnlê de Léon Foucault {sjslème ncwlonjfn)

détails intéressants, que nous empruntons à l'excellente notice pubUée par François Arago sur les travaux du grand observateur de Slough :

« Avant d'avoir trouvé des moyens directs, certains, de donner aux miroirs ia forme de sections coniques, il fallait bien qu'Herschel, comme tous les opticiens ses prédécesseurs, cherchât à atteindre le but en tâtonnant. Seulement ses essais étaient

LES TÉLESCOPES GATADIOPTRIQUES. W

dirigés de telle sorte qu'il ne pouvait y avoir de pas rétrograde. Dans son mode de travail, le mieux, quoi qu'en dise un ancien adage, n'était jamais l'ennemi du bien. Quand Herschel entreprenait la construction d'un télescope, il fondait* et façonnait plusieurs miroirs à la fois : dix, par exemple. Celui de ces miroirs auquel des observations célestes faites dans des circonstances favorablco assignaient le premier rang, était mis de côté, et l'on retravaillait les neuf autres. Lorsqu'un de ceux-ci devenait fortuitement supérieur au miroir réservé, il en prenait la place, jusqu'au moment oii, à son tour, un autre le primait, et ainsi de suite. Est-on curieux de savoir sur quelle large échelle marchaient ces opérations, même à l'époque où, dans la ville de Bath, Herschel n'était qu'un simple amateur d'astronomie? 11 fit jusqu'à deux cents miroirs newlonicns de 7 pieds anglais (2", 13) de foyer; jusqu'à cent cinquante miroirs de 10 pieds (3'",05), et environ quatre-vingts miroirs de 20 pieds (6'",096).

« Chaque fois qu'Herschel entreprend de polir un miroir de télescope, dit Lalande, il en a pour dix, douze, quatorze heures d'un travail continu. 11 ne quitte pas un instant, môme pour manger, et reçoit de la main de sa sœur les aliments sans lesquels on ne pourrait supporter une si longue fatigue : pour rien au monde Herschel n'abandonnerait son travail ; suivant lui, ce serait le gâter. »

Les télescopes à miroirs métalliques offrent de graves inconvénients : outre le poids énorme de l'objectif, dès que l'ouverture atteint des dimensions un peu considérables, ils ont le défaut d'exiger assez fréquemment le polissage des réflecteurs, qui se ternissent sous l'influence de l'humidité atmosphérique. Le polissage est lui-même une opération délicate, puisqu'elle peut altérer la courbure du miroir.

1 . Le métal avec lequel on fabrique les miruirs de télescope est du bronze composé de 67 de cuivre et de 33 d'étain. On y ajoute quelquefois de faibles proportions de laiton, d*argent, d'arsenic et aussi de platine. Cet alliage a une nuance jaunâti*e et est susceptible d'acquérir un très beau poli.

Léon Foucault est arrivé à conserver au léîescope son principal avantage sur les lunettes astronomiques, qui est l'absence d'aberration de réfiangibilité, tout en diminuant considérablement, à ouverture égale, le- poids de l'objectif, et en rendant la courbure du miroir à peu près inaltérable. Pour cela, il a substitué des miroirs de verre aux miroirs métalliques, el il les a rendus exempts d'aberration de spbéricitc, en les travaillani par une méthode spéciale, jusqu'à ce qu'ils eussent une forme parabolique à peu près parfaite.

D'autre part, il a augmenté le pouvoir réfléchissant du miroir en argentaut la surface. A l'aide d'une dissolution de nitrate d'argent ammoniacal dans l'alcool, on peut, à la température ordinaire, recouvrir cette surface d'une double pellicule métallique, qu'on renouvelle aisément quand elle s'altère par l'usage, sans nuire en rien à la forme péomfHrique du miroir'.

Un instrument de ce genre, disposé d'après le système ucwlonien, el monté parallactiquctnent de manière à pouvoir suivre le mouvement d'un astre, d'une planète, d'une ucbulcusc, à mesure que l'enlraine le mouvement diurne, a été construit par riiabilo physicien en 1802, et envoyé à l'observatoire do Marseille, où il a rendu à l'astronomie physique des services signalés (voir la planche XXI). L'objectif n'a pas moins de 80 centimètres d'ouverture (78 de diamètre utile) et 4" ,50 de longueur focale principale. L'oculaire n'est autre chose qu'un microscope , composé de façon que l'image soit totalement exemple d'aberration.

On construit des télescopes à miroir ai^enlé de petites dimensions qui supportent des grossissements de 60 à 200 fois. Tel

1. n n'en esl pas de même pour le polissage des miroirs métalliques. LorsquA le IraTii) si long et si délicat, qui consiste !i obtenir la courbure conienaLle, est tennioé pour nnf surface niôUllique. ce rcsullal esl iiialheurcuscment prôcairc, copome Lùon Foutaull le faisait avec raison remarquer, cl il se (j'ouie en efTct compromis dès l'instant où le poli rient à s'altt-rer sous l'inilucnce des aj^cnls atmosphériques. • Sur le verre, .iu contraire, dit-il, li courbure, une fois réalisée, peut être considérée comme acquise d'une manière délinitiii', attendu que les altérations qui surviennent avec le temps n'intéressent que la couctie inélsllique diposée après coup par une opération que rien n'empêche de renouveler indéfini-

est celui dont la figure 316 représente le modèle et dont le miroir a 10 centimètres de diamètre et 60 centimètres seulement de distance focale. Avec un semblable instrument, les amateurs d'astronomie peuvent dédoubler nombre d'étoiles, observer les satellites de Jupiter, l'anneau de Saturne, les taches du Soleil et reconnaître des détails fort intéressants dans les montagnes lunaires.

§ 5. AVANTAGES ET INXONVÉNIENTS RESPECTIFS DES LUNETTES ET DES TÉLESCOPES.

Les télescopes que nous venons de décrire appartiennent à deux genres principaux : les réfracteurs, les réflecteurs. Dans chacun d'eux, le système ou appareil oculaire est le même; c'est par l'appareil objectif qu'ils diffèrent essentiellement. Les uns et les autres sont en usage dans tous les observatoires des deux mondes, et l'on a maintes fois discuté leur valeur respective. La vérité est qu'il est difficile de se prononcer d'une manière absolue. Tel système l'emporte dans un cas, et se trouve inférieur dans un autre ; les avantages et les inconvénients se compensent plus ou moins, selon l'instrument, l'habileté de son constructeur, celle de l'observateur qui l'emploie et aussi selon l'usage spécial auquel il est destiné.

Les avantages propres aux réfracteurs ou lunettes astronomiques sont les suivants : ce sont des instruments d'un maniement plus commode; leurs objectifs sont plus durables et ne s'altèrent qu'à la longue. Enfin, à ouverture égale, ils donnent une plus grande clarté que les miroirs. Les instruments méridiens et le plus grand nombre des équatoriaux sont des télescopes réfracteurs. En revanche, ils sont plus difficiles à établir, et par conséquent plus coûteux. La difficulté que l'on a d'obtenir des masses de verre d'assez grandes dimensions, sans défauts, sans stries, a empêché longtemps que l'on constiniisît des lunettes d'une très grande ouverture. Quand une masse de dimensions convenables est coulée, le travail de taille ou de

polissage esl considérable, puisque, pour chaque objcclîf achromatique, il faul travailler quatre surfaces différentes, tandis que l'objectif d'un réflecteur ne possède qu'une surface uni4|ue.

Là est le principal avantage du télescope réflecteur. Le miroir qui en constitue Tobjectif n'a pas d'aberration de réfrangibilité : il est nécessairement achromatique et l'aberration de sphéricité est la seule qu'il y ait lieu de corriger. Mais l'absorption de lumière est considérable; le poids de la masse métallique rend la manœuvre de l'instrument difficile, incommode, quand l'ouverture atteint de grandes proportions; sous l'influence des agents atmosphériques, la surface du miroir se détériore promptcment, et enfin, quand il y a lieu de reprendi'c l'opération du polissage, la surface elle-même, au point de vue géométrique, est altérée, ce qui exige de nouvelles retouches.

On a vu toutefois que l'innovation introduite par Léon Foucault remédie à une partie de ces inconvénients, et notamment au dernier, puisque la surface du verre ne subit aucun changement lorsque la couche d'argent doit être renouvelée.

Cependant les lunettes ont encore sur les réfracteurs cel avantage que la colonne d'air enfermée dans te iube entre l'objectif et l'oculaire reste à l'abri des perturbations qui proviennent des inégalités de température. Dans un télescope réflecteur, au contraire, cette colonne est en communication avec l'extérieur, ce qui est un grave inconvénient. Deux de nos compatriotes, MM. Paul et Prosper Henry, ont imaginé une disposition qui le supprime et qui, sous ce rajiport, met leur télescope au niveau des lunettes. Voici comment ils rendent euxmêmes compte des raisons qui les ont amenés à construire un nouveau télescope catadioptrique.

« La question relative à la supériorité des lunettes sur les télescopes, disent-ils, est souvent revenue en discussion et n'a pas été jusqu'à présent résolue.

« Théoriquement, en raison de leur achromatisme parfait, les télescopes à réflexion sembleraient devoir l'emporter en définition et en netteté sur les lunettes, avec lesquelles il parait

impossible, dans l'clat actuel de la science, de supprimer l'aberration secondaire de réfrangibilité.

« En pratique cependant il en est tout autrement : au point de vue de la puissance optique, les lunettes se sont toujours montrées supérieures aux réflecteurs. Cette anomalie, attribuée à des causes diverses, a vivement frappé tous les astronomes et a toujours été pour eux un sujet de préoccupation.

« Nous avons fait un grand nombre d'expériences dans le but de reconnaître à quoi tenait celte infériorité des télescopes. 11 résulte de nos recherches que le manque de netteté, ou plutôt l'instabilité des images produites par ces sortes d'instruments, tient presque uniquement à ce que des masses d'air de densités inégales, provenant du dehors, s'introduisent dans l'intérieur du tube, où elles séjournent en tourbillonnant. En traversant ce milieu hétérogène, les rayons incidents et les rayons réfléchis sont fortement troublés, et il n'arrive à l'œil de l'observateur qu'une image confuse.

« Cette cause de trouble a déjà été soupçonnée, et différents moyens ont été proposés pour y remédier. Ainsi, par exemple, on a pensé qu'en pratiquant des ouvertures vers la partie inférieure du tube du télescope, il se produirait un équilibre de température plus complet entre l'air renfermé dans ce tube et l'air extérieur. En fait, dans de telles conditions, les images se sont toujours montrées plus confuses qu'auparavant.

<c Un autre procédé, préférable selon nous, a été appliqué à différents instruments, notamment au téIescoi)e de M. Lassell et à celui de Melbourne : il consiste à supprimer pour ainsi dire le tube, en ne laissant de ce dernier que ce qui est absolument nécessaire pour relier d'une façon rigide le miroir objectif à l'oculaire. Cette disposition, néanmoins, n'est efficace qu'avec des temps très calmes ; par le vent le plus faible, les images paraissent agitées.

c< Les télescopes ont un autre défaut grave, qui les rend assez incommodes et en restreint notablement l'emploi. Ce défaut provient de ce que la surface réfléchissante des miroirs sous