LUNETTE TERRESTRE OU LONGUE-VUE

avec le même 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 nuit, 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 lunettes 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 difficile, 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-

ture, soit de certaines nébuleuses, soit des anneaux de Saturne, à apercevoir nettement les satellites de cette planète. Au contraire, d'autres objets se voient bien dans presque tous les instruments : telle est la Lune, pour laquelle, comme on Ta dit, il n*est point de mauvaise lunette.

Mais il faut se garder des forts grossissements, sauf pour les étoiles ou les nébuleuses. Un grossissement .mo}xn, qui donne beaucoup de clarté et de netteté, est bien préférable aux amplifications exagérées, qu'on applique trop souvent aux instruments sans utilité réelle.

§ 4. LES TÉLESCOPES CATADIOPTRIQUES.

Un télescope réflecteur ou catadiop trique, ou plus simplement, selon l'usage de notre langue, un télescope, 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 distance 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 par Zucchi. 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 petit miroir, tous deux concaves, d'où résulte une assez grande déperdition de lumière. Newton imagina une disposition diflérente, dans laquelle la réflexion a lieu aussi sur deux miroirs, et enfin William Herschel a supprimé complètement la seconde réflexion dans les télescopes à

LES TÉLESCOPES CATADIOPTRIQUES.

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

Un miroir concave M disposé au fond du tube de Tinstrument reçoit les rayons ÀB 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 observations astronomiques.

Celte 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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Fig. 311. — Principe et disposition du télescope front-\iew de W. Uerschel.

le dos à la partie du ciel observée, n'intercepte que fort peu de rayons. De là la disposition légèrement inclinée, relativement à l'axe du tuyau, donnée au miroir. Dans un très grand télescope, la porlion de la tôle 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 télescoj)es front-^iew, ou à vue de face, 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. 11 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). a De telles dimensions, dit Arago, sont énormes, comparées à celles des

télescopes exécutés jusque-là. Elles parattront cependant très mesquines aux personnes qui ont entendu parler d'un prétendu bal donné dans le télescope de Slough. Les propagateurs de ce bruit populaire uvaieut confondu l'astronome Herschel avec le brasseur Meux, et un cylindre dans lequel Thomme de la pins petite taille pourrait à peine se tenir debout, avec certains tonneaux en bois, grands comme des maisons, où l'on fabriqoe, où l'on conserve la bière. »

Fig. 313. — Grand Ificscope (ronl-view de W. Herschel, h Tobserratoire ds Slougfa.

Cet immense télescope, qui ne pesait pas moins de 20 quintaux anciens, n'était pas facile à mouvoir. Il fallut une combinaison d'ailleurs fort ingénieuse de mâts, de poulies, de cordages pour la manœuvre, qui exigeait le concours contiDuel de deux hommes de peine, outre l'aide chaîné de prendre l'heure 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 GÂTADIOPTRIQUES. 543

lions atmosphériques, déforme les images et les rend confuses, a Herschel trouvait qu*en Angleterre il n*y a pas dans Tannée plus de cent heures pendant lesquelles on puisse observer fructueusement le ciel avec un télescopé 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 l'',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. Il 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 instrument a été appliqué avec le plus de succès. Nous avons donné, dans notre ouvrage le Girx, 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 gi*and 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 a&, de sorte que celle-ci est une image droite de l'objet véritable. Pour donner issue aux faisceaux de lumière

qui la composent, le grand miroir est percé à son centre d'une ouverture, vis-à-vis de laquelle s'adapte le tuyau de l'oculaire.

Principe c[ disposilion du li'tlescope de Gregory.

Il en résulte que l'observateur a l'œil directement tourné vers la partie du ciel observée, comme dans la lunette astronomique. Il n'intercepte donc pas la lumière qui tombe sur l'objectif. Cette lumière est aflaiblic touterois, d'abord par l'ouverture pratiquée au centre (jui en diminue la surface, mais surtout par la seconde réflexion à ta surface du pelil miroir.

C'est là qu'est l'inconvénient des télescopes de Gregory , dont le principal avantage vient

Fiji. 51*. — Tolcsconc de Grecorv. , , p ... , ,

de la lacihte 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 Gregoi-j', l'image agrandie A'B' est droite, ce qui permet d'employer cet instrument comme lunette terresti-e. A l'aide d'une tringle extérieure, on peut déplacer

LES TÉLESCOPES CATADIOPTRIQDES.

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 Téloigne au contraire. La mise au point est aussi nécessaire quand, de Tobservation ou d*un objet situé à Tinfini, on passe à une observation terrestre d'un objet plus ou moins éloigné, mais à une distance finie de l'obseryateur.

Le télescope de Gassegrain est à peu près disposé comme celui de Gregory. Il a les mêmes inconvénients et les mêmes avantages, outre qu'il est un peu plus court. Gela tient 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

Fig. 315. — Principe et disposition du télescope de Newton.

miroir m qui reçoit les faisceaux lumineux émanés de l'c^Jeclif M s'y trouve placé, comme dans le télescope de Gassegrain, 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-

mêmes renvoyés à l'oculaire en verlu du phénomène connu sous le nom de réfleœion totale.

W. Herschel a construit, pour ses propres obsenations, un grand nombre de télescopes; il en travaillait et polissait luimême les miroirs, et était devenu très habile dans ces opérations, ordinairement longues et délicates. Voici, à ce sujet, (pielques

Fig. 316. — Tclcicopc à miroir argcntû de Léon Fuucault {sjsième ncwionico].

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

« Avant d'avoir trouvé des moyens directs, certains, de douuer aux miroirs la 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 CATADIOPTRIQUBS. 547

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 où, 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 oii, dans la ville de Bath, Herschel n'était qu'un simple amateur d'astronomie? Il fit jusqu'à deux cents miroirs newtoniens 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. Il ne quitte pas un instant, même 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. liC polissage est lui-même une opération délicate, puisqu'elle peut altérer la courbure du miroir.

1 . Le métal a^ec lequel on fabrique les miroirs 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 jaunâtre et est susceptible d'acquérir un très beau poli.

Léon Foucault est arrivé à conserver au télescope son principal avantage sur les lunettes astronomiques, qui est Tabsence d'aberration de réfrangibililé, tout en diminuant considéi*ablement, à ouverture égale, le poids de Tobjeclif, et en rendant la courbure du miroir à peu près inaltérable. Pour cela, il a substitué des miroirs de verre aux miroirs métalliques, et il les a rendus exempts d'aberration de sphéricité, en les travaillant 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 argentant la surface. Â l'aide d'une dissolution de nilrale 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 géométrique du miroir \

Un instrument de ce genre, disposé d'après le système newlonien, et monté parallactiquement de manière à pouvoir suivre le mouvement d'un astre, d'une planète, d'une nébuleuse, à mesure que l'entraîne le mouvement diurne, a été construit par l'habile physicien en 1862, et envoyé à l'observatoire de 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 argenté de petites dimensions qui supportent des grossissements de 60 à 200 fois. Tel

i . n n*en est pas de même pour le polissage des miroirs métattiqucs. Lorsque le tnni) si long et si délicat, qui consiste à obtenir la courbure convenable, est terminé pour unr surface métaUique, ce résultat est malheureusement précaire, comme Léon Foucault le faisait avec raison remarquer, et il se trouve en effet compromis dès Tinstant où le poli neot à s*altércr sous Tinfluence des agents atmosphériques, i Sur le Terre,^ au contraire, dit-il li courbure, une fois réalisée, peut être considérée comme acquise d'une manière définiti^r, attendu que les altérations qui surviennent avec le temps n'intéressent que la coucbe métallique déposée après coup par une opération que rien n'empêche de renouveler ind^oiment. •

Le Monde phjgiqne.

TimcOPE À HlHOia ISGEKTt DR L. Foncj

Svatèmo newlonien.

est celui dont la figure 316 représente le modèle et dont le miroir a 10 centimètres de diamètre et 60 centimètres seulement de dislance 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. AVAIiTAGES ET INGÛNVÉMENTS 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 différent 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 construisit des lunettes d'une très grande ouverture. Quand une masse de dimensions convenables est coulée, le travail de taille ou de

polissage est considérable, puisque, pour chaque objectif achromatique, il faut travailler quatre surfaces différentes, tandis que Tobjectif d'un réflecteur ne possède qu'une surface unique.

Là est le principal avantage du télescope réflecteur. Le miroir qui en constitue l'objectif 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 Touverture atteint de grandes proportions; sous l'influence des agents atmosphériques, la surface du miroir se détériore prompteraent, et enfin, quand il y a lieu de reprendre Topération 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 notanoimenl 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 cet avantage que la colonne d'air enfermée dans le tube entre l'objectif et l'oculaire reste à l'abri des perturbations qui proviennent des inégalités de température. Dans un télescope réflecteur, au contraire, celte colonne est en communication avec l'extérieur, ce qui est un grave inconvénient. Deux de nos compatriotes, MM. Paul et Prosper Henry, ont imaginé unedi^ position qui le supprime et qui, sous ce rapport, met leur télescope au niveau des lunettes. Voici comment ils rendent emmêmes compte des raisons qui les ont amenés à construire un nouveau télescope catadioptrique.

a La question relative à la supériorité des lunettes sur les télescopes, disent-ils, est souvent revenue en discussion et na 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 paraît

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

« En pratique cependant il en est tout autrement : au point de y ne 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.

a 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.

« Un autre procédé, préférable selon nous, a été appliqué à diflerents instruments, notamment au télescope 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