CHAPITRE VIII

g \ . APPLICATIONS DE LA SPECTROSCOPIE A i/aSTHONOMIK ! CONSTITUTION PIIYSICQ-

CllI>nQUE DU SOLEIL, DES PLANÈTES, DES COMÈTES.

Jusque-là le speclroscopo, quelque admirables que soient les progrès qu'il avait fait faire à l'analyse ehimique, n'était pas sorti du domaine des laboratoires : il permettait d'analyser, de reconnaître des substances terreslres que nous pouvons voir ou loucher, indiquant même la i)résence de corps jusqu'alors inconnus. Mais ce n'est pas à cela (pie devait se borner sa puissance. Grâce à lui, on est allé plus loin ; on a pu aborder et résoudre en partie un ])roblème qui paraissait inaccessible aux investigations humaines : étudier la composition chimicpie des astres, celle du Soleil, celle des étoiles, ces soleils si prodigieusement éloignés de nous, celle des nébuleuses (pie les télescopes nous montrent plongées à de telles dislances dans les abîmes de réther, que l'imagination peut à peine en sonder la profondeur»

Voici, en quelques lignes, les ex[)ériences qui ont conduit à un si merveilleux résultat :

Plaçons la flamme d'un bec de gaz en avant de la lunette du spectroscope, et afl*aiblissons-la au point de n'avoir plus qu'une flamme bleuâtre, à peine sensible. En cet état, elle ne fournit pas de spectre ; il y a obscurité complète derrière le prisme. Mais qu'on introduise un sel métallique dans la flamme, un peu

de sel marin par exemple : aussitôt apparaît la raie jaune da sodium ; c'est ce que nous venons de voir tout à Theure.

Si, en môme temps et dans le même prisme, on introduit uu rayon du Soleil, de façon que le spectre du sodium et le spectre solaire se superposent, on remarquera une coïncidence parfaite dans la position de la raie jaune du sodium et de la double raie sombre D de Frauenhofer.

Maintenant, à la lumière du Soleil substituons la lumière intense connue sous le nom de lumière de Dnunnwiid, — on Toblient en brûlant un fraj^nnenl do chaux dans un bec de gaz mélangé d'oxygène ; — le spectre de celte lumière, vu isolément, offre un vif éclat cl une continuité parfaite : il ne contient aucune des lignes sombres du spectre solaire. Mais si Ton fait en sorte qu'il recouvre exactement le sj)ectre du sodium, en interposant la lumière Drumniond entre le prisme et la flamme sodée, aussitôt la ligue jaune du sodium disparaît et fait place à une ligne obscure, ()ccui)ant ju-écisément la môme position que la raie brillante.

C'est ce ])hénonièno que M. Kirclihoff a désigné sous le nom de renversement du spectre des (lammes. Il a été constaté sur un assez grand nombre de spectres niélalliques. ce Si l'on fait arriver, dil-il, un rayon solaire au travers d'une flamme de lithium, on voit apparaître dans le spectre, à la place de la raie rouge, une raie obscure (|ui rivalise [)ar sa netteté avec les raies de Frauenhofer les plus caractéristiques, el qui disparait lorsqu'on enlève la flamme de lithium. Ia; renversement des raies brillantes des autres métaux s'obtient moins facilement; cependant nous avons été assez heureux, M. Bunsen el moi, pour renverser les raies les plus brillantes du potassium, du strontium, du calcium et du baryum »

Maintenant, cjuelle conséquence tire-l-on de ce fait singulier? C'est que les vapeurs métalliques, douées de la propriété d'émettre eu abondance certains rayons colorés, de préférence aux autres, absorheut au contraire ces mômes rayons émanés d'une soiirci' luininouso ot Iraversaiil la première source. Ainsi,

ANALYSE SPECTROSGOPIQUi: DU SOLEIL. 181

la lumière du sodium, qui émet des rayons jaunes d'une réfrangibilité déterminée, absorbe précisément les rayons jaunes de même réfrangibililé de la lumière Drummond, à leur passage dans la première. De là cette raie noire qui vient se placer, dans le spectre continu, à la place qu'occupait la raie brillante du sodium.

Si cette absorption est un fait général, il faut en conclure que les raies noires, observées dans le spectre solaire, indiquent le renversement d'autant de raies brillantes dues aux vapeurs métalliques de son atmosphère. Cette atmosphère joue, pour nous, le rôle du brûleur obscur de Bunsen, et la vive lumière du corps du Soleil celui de la lumière Drummond dans la même expérience.

En étudiant à ce point de vue les laies noires du spectre solaire. Bunsen et Kirchhoff ont pu constater la coïncidence d'un grand nombre d'entre elles avec les raies brillantes de certains métaux. Par exemple, les 70 lignes brillantes du fer, variées de couleur, de largeur et d'intensité, coïncident, sous tous ces points de vue et d'une façon si précise avec 70 raies sombres du Soleil, qu'il est impossible de douter qu'il y ait dans l'atmosphère solaire du fer à l'étal de vapeur métallique. Dans la figure 115 (p. 166), on voit un certain nombre de ces raies marquées Fe. liCS mêmes savants ont reconnu la présence de dix-neuf autres corps simples, l'hydrogène, le cuivre, le zinc, le chrome, le nickel, le magnésium, le baryum, le calcium, le sodium, le potassium, l'aluminium, le manganèse, le cobalt, le strontium, le cadmium, le titane, le cérium, l'uranium et le plomb.

De l'absence des raies caractéristiques des autres métaux, tels que l'or, l'argent, le platine, etc., dans le spectre solaire, on avait cru d'abord pouvoir conclure que ces coips ne se trouvent pas dans le Soleil, au moins dans les couches extérieures qui forment son atmosphère ; on a fait la même remarque pour les métalloïdes autres que l'hydrogène, tels que l'azote, l'oxygène, le carbone, le soufre, etc, Mais cette conclusion était trop

absolue, ainsi qu'il résulte de nouvelles recherches dues à M. Mitscherlich. Suivant ce physicien, il arrive que la présence de certaines substances dans une flamme a pour effet d*em[iècher de se produire les spectres d'autres substances, d'éteindre leurs raies principales : ainsi, quand on imprègne de chlorure de cuivre et d'ammonium la flamme du chlorure de strontium, la raie bleue de ce dernier métal disparaît.

N'est-ce pas chose merveilleuse que cette propriété de la lumière d'accuser avec une sensibililc si grande la composition chimique des corps d'oii elle émane, de consener, après un trajet de 57 millions de lieues, les traces de l'absorption de tel ou tel rayon coloré, indice certain de l'action des corps simples en suspension dans une atmosphère que les astronomes ne faisaient que sou})Çonner, et dont l'existence se trouve ainsi confirmée?

Parmi les nombreuses raies qu'on observe dans le spectre de la lumière du Soleil, il en est toutefois un certain nombre qui ne sont pas dues à l'absorption de l'atmosphère solaire. M. Janssen a prouvé que l'almosphère terrestre contribue, pour une part, dans le phénomène, et il a appelé raies teUuHques celles qui sont dues à cette doniière cause. Dès 1855, Brev^-ster découvi'ait dans le spectre du Soleil des bandes obscures qui modifiaient ras])eet de certaines régions de ce spectre : ces bandes, visibles au lever et au coucher de l'astre, c'est-à-dire quand l'épaisseur des couches atmosphériques interposées est la plus grande })ossible, disparaissaient à mesure que l'astre s'élevait à d(* plus grandes hauteurs au-dessus de l'horizon. De nombreuses expériences faites par M. Janssen ont confirmé celles de Bre\vsler; notre savant compatriote a constaté la présence des raies telluriques dans les spectres d'autres astres, par exenq)le dans celui de Sirius, et il a prouvé que l'absorption élective de notre alnios[)hère est due surtout à la vapeur d'eau que l'air renferme, de sorte cpie rensenible de ces raies constitue le spectre de la vapeur d'eau elle-même.

On peut voir, dans la figure lt>5, (juelques-unes des raies en