COS A

A l'aide des observations de Carrington, il a fixé comme il suit la valeur des coefficients :

Pour l'hémisphère nord A= 863', 8, B = 6i3', 2.

Pour l'hémisphère sud B = 63i\ i.

Cette formule ne s'applique pas aux pôles : elle manque donc de continuité, et elle ne représente pas les mouvements observés avec la même exactitude que les formules empiriques; aussi l'hypothèse sur laquelle elle repose ne paraît pas acceptable.

2° De plus, les mouvements propres des taches prouvent que ces phénomènes sont le résultat d'une agitation profonde, qui s'étend à une couche d'une grande épaisseur et remue avec une majestueuse lenteur une masse extrêmement considérable. Il nous est impossible de sonder les profondeurs de la couche fluide qui participe à ce mouvement, mais tout nous montre qu'elle est loin d'être aussi mince qu'on l'a quelquefois supposé.

Nous pouvons donc nous demander si la vitesse angulaire de rotation est la même pour tous les points de la masse solaire; si la vitesse que nous observons à la surface n'est pas absolument différente de celle de l'intérieur; si la couche superficielle que nous étudions n'est pas entraînée, même à 1 équateur, par un mouvement général différent de celui qui existe dans les parties voisines du centre. Les arguments directs nous font défaut, puisque les régions intérieures sont cachées à nos regards; mais nous pouvons recourir à une preuve indirecte qui n'est pas sans valeur, quoique, au premier abord, on puisse la trouver un peu singulière.

M. Hornstein, discutant les observations magnétiques de Prague, a trouvé dans le mouvement de l'aiguille aimantée une variation dont la période est de 2&, 33 ( l ). En s'appuyant sur des raisons que nous apprécierons plus tard, il a attribué cette variation à l'influence magnétique du Soleil; si l'on admet que la durée de cette période est la même que celle de la ro-

(') Proceedings of the royal Society of London, vol. XX. p. 21.

tation synodique, on trouve que la rotation vraie s'exécute en 24j,55. Le magnétisme nous révélerait donc une durée de rotation très-différente de celle que nous indique l'étude de la surface générale, mais identique à peu près à celle de la région équatoriale.

Si nous nous rappelons la constitution primitive du Soleil, nous trouverons que ce résultat n'a rien que de vraisemblable. On admet que la masse de matière qui compose aujourd'hui le Soleil était autrefois répandue jusqu'aux extrémités de notre système planétaire. En se condensant progressivement, elle a abandonné des anneaux qui ont continué à tourner avec la vitesse qu'ils possédaient alors, vitesse moins considérable pour les plus éloignés et plus grande au contraire pour ceux qui sont plus voisins du centre. Cette condensation, due aux pertes de chaleur que produit le rayonnement, continue encore aujourd'hui, bien qu'elle soit extrêmement lente : il n'est donc pas impossible que la vitesse du noyau soit plus grande que celle des points situés à la surface. Cette différence ne peut pas être très-considérable, car les frottements et les mouvements intérieurs tendent à la diminuer constamment; mais enfm elle peut exister, aucune loi connue ne s'v oppose, puisque nous avons affaire à un corps dont toutes les parties ne sont pas invariablement reliées comme celles des corps solides.

Cette théorie peut, au premier abord, paraître hasardée, mais nous ferons remarquer qu'elle est d'accord avec les faits observés, sans être en opposition avec aucun des principes de la Mécanique. Elle est d'accord avec les faits, car nous avons constate plus d'une fois qu'il y a un mouvement brusque, un saut en avant, non-seulement dans la période de formation, mais encore aux époques de recrudescence où de nouvelles éruptions viennent modifier la forme des taches. Ce

— loi -

phénomène s'expliquerait parfaitement en admettant qu'une masse de matière, lancée de l'intérieur du Soleil, arrive à la surface avec son trxcès de vitesse, et possède, du moins pendant quelque temps, un mouvement relatif dirigé dans le sens où croissent les longitudes.

Nous ajoutons que cette explication n'est en opposition avec aucun des principes de la Mécanique. Il est vrai qu'un illustre savant l'a stigmatisée en la dénonçant comme une hérésie théorique. Cette accusation est grave, et elle emprunte une gravité toute particulière à la haute autorité de M. Bertrand qui l'a formulée ( '). Ce jugement si sévère n'est cependant pas sans appel, et nous espérons convaincre le lecteur que notre pensée a été mal comprise.

Voici les paroles de M. Bertrand : « La molécule poussée de l'intérieur vers la surface y arrivera, dit-il (le P. Secchi), avec son excès de vitesse ! Cela est absolument contraire à la vérité. Le principe des aires sera respecté, puisque la force motrice est dirigée suivant le rayon. Or, d'après ce principe, la vitesse angulaire varie en raison inverse du carré de la distance, et la vitesse linéaire, perpendiculaire au rayon, en raison inverse de la distance ; de telle sorte que la différence primitive, que l'auteur explique précisément par l'application du principe des aires à ces molécules qui tournent autour d'un centre, disparaîtra complètement en vertu du même principe, quand ces molécules se trouveront amenées à la même distance du centre. »

La question se trouve donc ramenée à ce point précis : doiton appliquer le principe des aires au mouvement d'une masse qui, partant des profondeurs du globe solaire, se dirige vers la surface? La réponse doit être affirmative si, comme le sup-

(') Journal des Savants; juillet iSj.'j, p. /|8i.

pose M. Bertrand, la force motrice est dirigée suivant le rayon, c'est-à-dire si le mobile est simplement sollicité par l'attraction centrale et soumis aux lois de l'inertie. Il n'en sera pas de même si une nouvelle force intervient, ainsi que nous l'avons bien clairement supposé ('); dans ce cas, la loi des aires cesse de s'appliquer ou du moins elle ne s'applique plus de la même manière, et les molécules venant de l'intérieur à la surface peuvent apporter avec elles leur excès de vitesse : nous allons le montrer parmi exemple bien simple. On sait qu'un corps tombant d'une grande hauteur ne suit pas exactement la verticale : il est dévié vers l'est ; de même un projectile lancé verticalement de bas en haut, avec une vitesse considérable, ne suivra pas exactement la verticale : il sera dévié vers l'ouest dans son mouvement ascensionnel. Cela tient à ce que les différents points d'une même verticale ayant la même vitesse angulaire possèdent une vitesse linéaire proportionnelle au rayon du cercle qu'ils décrivent. Mais on peut supposer que les différentes parties d'une masse tournant sur elle-même ne sont pas invariablement reliées entre elles; dans ce cas, la vitesse angulaire pourra varier d'un point à un autre d'une manière quelconque. Supposons qu'en deux points situés sur la même verticale la vitesse linéaire suivant la perpendiculaire au rayon soitlamème : ces deux points n'ayant pas la même vitesse angulaire ne resteront qu'un instant sur la même verticale ; mais si, à cet instant, un mobile est lancé de l'un de ces points vers l'autre, il y parviendra réellement, sans éprouver de déviation ni en avant ni en arrière Si enfin la vitesse linéaire était plus grande au point le plus bas, un mobile lancé de bas en haut arriverait en éprouvant, par rapport aux molécules situées sur son passage, une déviation

(') Le Soleil, ire édit., p. io4 et io5.

dans le sens du mouvement. C'est précisément l'hypothèse que nous avons proposée pour expliquer un phénomène observé par nous dans le mouvement des taches. Nous avons supposé une rotation plus rapide à l'intérieur du globe solaire qu'à la surface; puis, sans prétendre assigner les causes qui seraient capables de produire ce mouvement, nous avons admis qu'une force quelconque peut amener vers la surface une masse de matière partie de l'intérieur du Soleil. Ces hypothèses peuvent être arbitraires, selon l'expression de M. Bertrand, mais elles ne contiennent aucune hérésie théorique.

3° Mais laissons de cùté cette digression; pour le moment, nous voyons que la discussion ne doit porter que sur un seul point : Le noyau du globe solaire est-il liquide ou gazeux? Si l'on ne considérait que la température, on n'hésiterait pas à se prononcer pour la fluidité gazeuse; mais il faut aussi tenir compte de la pesanteur et de la pression qui en est la conséquence; aussi les données que nous avons exposées jusqu'à présent ne suffisent pas pour résoudre la question : il faut attendre que nous ayons fait connaître des faits plus décisifs. Comme nous avons hasardé le premier l'hypothèse de l'état gazeux du Soleil ('), nous nous bornerons à dire que, sous la pression énorme qui doit exister dans l'intérieur de cet astre, la constitution des gaz peut être trèsdifférente de celle que possèdent ces mêmes corps aux faibles pressions sous lesquelles nous les étudions. On sait maintenant que les corps ne passent pas brusquement de l'état gazeux à l'état liquide ; il y a un état intermédiaire étudié jadis par Cagniard-Latour , et plus récemment par Andrews. Le Soleil, quoique gazeux à la surface et très-dense au centre,

(') Bullettino meteorologico dell' Osservatorio del Collegio Romano, i jjenn. 1S64,

- laT -

pourrait donc, à partir d'une certaine profondeur, avoir une semblable constitution, et l'on pourrait voir une confirmation de cette idée dans la faible densité moyenne qu'il possède (i,/|5), malgré l'énorme pression qui tend à le comprimer. De plus, on sait que, dans cet état, de faibles variations dans la pression peuvent produire de grandes variations de volume : n'y aurait-il pas là un moyen d'expliquer les violentes éruptions qu'on observe souvent?

On a objecté que, si le Soleil était gazeux, il serait transparent ; il serait donc impossible d'expliquer l'existence des taches et la netteté avec laquelle se trouve limité son contour. Cette objection prouve tout au plus que la photosphère n'est pas dans un état parfaitement gazeux, mais qu'elle est composée, comme l'admettait Wilson, de matière précipitée en suspension dans un gaz, ou bien qu'elle se trouve dans un état de transition, comme nous le disions tout à l'heure. Dans l'une comme dans l'autre de ces hypothèses, le Soleil conserverait la mobilité qui caractérise les gaz sans en avoir la transparence.

Si cependant on veut admettre que la photosphère est composée de gaz enflammés, nous répondrons : i° que ces flammes, quoique gazeuses, ne s'étendent pas au delà d'une certaine limite; 2° que les vapeurs, sous une épaisseur considérable, sont loin d'être transparentes comme le sont les gaz parfaits, l'oxygène, l'hydrogène, etc. Nous verrons que l'hydrogène lui-même cesse d'avoir une transparence parfaite sous une grande épaisseur. A plus forte raison les vapeurs métalliques ne se laissent pas parfaitement traverser par la lumière, sans quoi elles ne seraient pas visibles. Or on sait qu'elles sont visibles, soit directement par les rayons qu'elles émettent, soit indirectement par l'absorption qu'elles font éprouver à la lumière qui les traverse. L'atmosphère qui

entoure notre globe, malgré son état parfaitement gazeux, ne jouit pas d'une transparence parfaite. Quant à l'atmosphère qui enveloppe le Soleil , elle est si peu transparente que , au centre du disque, elle absorbe au moins la moitié des rayons lumineux émis par la photosphère. On a beaucoup exagéré la parfaite transparence des gaz incandescents : le carbone acquiert dans nos flammes une transparence presque absolue, et cependant M. Hirn a prouvé que la lumière, en traversant un petit nombre de flammes plates, perd jusqu'à 8,6 pour ioo de son intensité (' ). Les vapeurs métalliques qui composent le Soleil doivent posséder un pouvoir absorbant beaucoup plus considérable.

4° La quatrième question est plus complexe, et nous y reviendrons plus tard, lorsque nous aurons complètement étudié les lois qui régissent la rotation du Soleil.

§ III. — Recherches théoriques sur la rotation du Soleil.

Les recherches de Carrington ont montré que la vitesse de la rotation solaire n'est pas la même à toutes les latitudes, résultat confirmé par l'étude des observations anciennes. Les physiciens se sont occupés de rechercher l'explication de ce fait extraordinaire. Nous avons déjà parlé des essais de M. Zollner, essais qui n'ont pas été couronnés d'un succès satisfaisant. D'autres savants, partant également de l'hypothèse d'un noyau solide, ont comparé les mouvements de la

(') Annales de Chimie et de Physique, f\e série, t. XXX; 1873. M. Hirn admet, dans ce Mémoire, que les particules incandescentes en suspension dans la flamme deviennent réellement transparentes; et, en effet, certains métaux en fusion, comme le 1er, le cuivre, etc., sont réellement translucides.

photosphère à celui de nos vents alizés : nous devons discuter cette hypothèse.

Les marins et les météorologistes savent parfaitement qu'il existe dans la zone torride des courants atmosphériques soufflant constamment du nord-est dans l'hémisphère nord, du sud-est dans l'hémisphère sud. Ces courants résultent du mouvement de rotation de la Terre combiné avec la force d'appel qu'exerce la chaleur du Soleil en échauffant les régions équatoriales et en déterminant par là un mouvement de bas

Fiff. C3.

Pi

en haut. Un vide tendant ainsi à se former dans la zone torride, l'air des régions voisines se précipite pour le remplir. Dans ce mouvement, l'air passe d'un parallèle de rayon plus petit à un parallèle de rayon plus grand : de là une différence de vitesse qui produit l'effet d'un vent soufflant de l'est; enfin, ce courant se combinant avec le mouvement de translation de l'air lui-même des pôles vers l'équateur, il en résulte des vents composés et inclinés par rapport à l'équateur, comme nous l'avons indiqué plus haut. Soient NS le méridien (Jig. 63), EW l'équateur. L'appel d'air causé par la chaleur solaire produit deux courants opposés, NC et SC, dirigés des pôles à l'équateur. Les molécules qui arrivent des régions polaires sont animées, sur le parallèle de départ,

— ICO —

d'une vitesse moindre que celle du point d'arrivée. Si donc nous considérons un spectateur placé au point C, il se porte au-devant des molécules qui arrivent de part et d'autre avec une vitesse plus faible que la sienne : il en résulte donc le même choc que si, lui étant immobile, elles venaient à sa rencontre avec une vitesse égale à la différence des deux autres. De là un vent d'est qui, combiné avec les courants polaires, devient nord-est dans l'hémisphère boréal, sud-est dans l'hémisphère austral.

Ces courants inférieurs sont accompagnés de courants supérieurs d'une élévation de 2000 à 3ooo mètres, soufflant du sud-ouest dans notre hémisphère, du nord-ouest dans l'hémisphère sud. De plus, au delà du 3oe degré de latitude, il existe des zones de calme dans lesquelles l'air descend, se divise en deux parties dont l'une se dirige de nouveau vers l'équateur, tandis que l'autre va en sens contraire et sert à alimenter les courants polaires.

Telle est, en peu de mots, la nature de cette grande circulation terrestre dont on a cru reconnaître l'existence dans l'atmosphère solaire. Cette théorie n'a rien d'impossible en elle-même. On pourrait bien objecter que le Soled n'est pas, comme la Terre, soumis à l'action d'une force extérieure capable de déterminer ces mouvements en échauffant de préférence les régions équatoriales ; mais il n'est pas impossible que le même effet soit produit par une cause tout intérieure , et, de fait, nous verrons que la température est plus élevée à l'équateur qu'aux pùles.

Mais, au lieu de chercher s'il existe des causes capables de produire une circulation analogue à celle des vents alizés, suivons une méthode plus positive, et voyons si les faits se prêtent à ce mode d'interprétation. Dans ce mouvement atmosphérique, les taches se trouveraient dans le courant in-

férieur, ou dans le courant supérieur. Dans la première hypothèse', partant d'un parallèle où la vitesse est moins considérable, elles arriveraient à l'équateur avec un mouvement relatif dirigé en sens contraire de la rotation générale. En effet, une tache, possédant la vitesse propre d'un parallèle plus élevé, lorsqu'elle se trouve transportée à l'équateur, ne décrira plus dans le même temps un arc d'un même nombre de degrés. Sa vitesse angulaire paraîtra donc plus faible, et par suite les taches, dans le voisinage de l'équateur, paraîtront marcher plus lentement qu'aux latitudes élevées. Or cette conclusion, inévitable dans la théorie des vents alizés, est en contradiction formelle avec les faits observés.

Voyons si nous réussirons mieux avec le courant supérieur qui va de l'équateur aux pôles. Une tache partant des régions voisines de l'équateur emporte avec elle une vitesse plus grande que celle des parallèles qu'elle va parcourir : elle doit donc, à mesure qu'elle s'éloigne, se trouver en avance sur le mouvement des régions où elle arrive; et, par conséquent, si nous supposons les taches situées dans le courant supérieur, elles marcheront plus vite sur les parallèles plus éloignés de la zone équatoriale, résultat qui est, aussi bien que le précédent, inconciliable avec les faits observés.

. De quelque manière que nous essayions d'appliquer au Soleil la théorie des vents alizés, nous arrivons à un résultat contraire à la loi bien établie du mouvement des taches en longitude, puisque c'est à l'équateur qu'elles possèdent la plus grande vitesse.

Nous n'avons tenu compte, dans cette discussion, que du mouvement en longitude; mais, en outre, les taches possèdent aussi un mouvement en latitude dont l'existence ne saurait être contestée, quoiqu'il ne soit ni aussi régulier, ni aussi bien étudié. Les observations de Carrington ont mis en évi-

dence des lignes nodales et des changements de signe qui indiquent un transport des taches vers l'équateur solaire entre les latitudes 25 degrés nord et 20 degrés sud. Au delà de ces limites, le mouvement devient divergent et les taches se dirigent vers les pôles. Si ces mouvements étaient constants et réguliers, ils seraient réellement comparables à ceux qu'on observe dans les alizés terrestres; mais, outre leur peu de précision et de généralité, les recherches déjà citées de M. Faye prouvent que le transport de l'équateur vers les pôles n'est

Fig. G4.

pas constant. Si nous ajoutons cette remarque à la discussion que nous venons de faire du mouvement en longitude, nous voyons qu'il devient impossible d'appliquer au Soleil la théorie des alizés.

Même sur la Terre, il ne faut pas confondre le mouvement des alizés avec celui des ouragans ou des cyclones. L'observation prouve que ceux-ci ont un mouvement à peu près perpendiculaire à la direction générale des alizés : \&Jig. 6/(, que nous empruntons aux travaux de Piddington, met en évidence les deux phénomèmes : les flèches droites donnent la direction des alizés et les arcs paraboliques représentent le mouvement de translation des ouragans. La zone où naissent

— JC3 —

ces météores est celle où se réunissent les impulsions cou traires des moussons et des alizés. On voit qu'un observateur, qui de loin regarderait la Terre, la verrait tourner plus lentement aux points qui correspondent aux cyclones. S'il en esl de même dans l'atmosphère solaire, le mouvement des taches peut être très-différent de celui de la masse gazeuse qui les environne ; elles auraient ainsi une vitesse plus grande àl'équateur, plus faible sur les parallèles : dans ce cas elles pourraient être assimilées à nos cyclones. Cette opinion, émise depuis longtemps, est soutenue depuis quelques années par M. Faye, qui regarde toutes les taches comme des tourbillons.

Cette théorie, admise dans une certaine mesure, peut expliquer un grand nombre de faits; mais elle ne nous parait pas avoir la généralité que lui attribue M. Fave. Nous n'avons jamais nié l'existence des taches tournantes : nous avons même constaté plus d'une fois que certaines taches affectent la forme spirale. De plus, on en voit souvent qui obéissent à la loi de circulation des cyclones : elles tournent dextrorsum , c'est-à-dire comme les aiguilles d'une montre, dans l'hémisphère austral, et sinistrorsum dans l'hémisphère boréal ; mais nous avons déjà fait remarquer que le nombre de ces taches est très-petit relativement à celles qui ne présentent rien de semblable. De plus, dans ces derniers temps, nous avons étudié plusieurs taches en déterminant jour par jour la position des ponts et des langues : ces mesures nous ont appris que le mouvement tourbillonnant change souvent de direction ; il est donc impossible d'attribuer ce phénomène à une cause persistante comme celle qui produit nos cyclones. De là naît une difficulté sérieuse qui, jointe à l'absence de transport systématique de l'équateur vers les pôles, ne permet pas de comparer les taches aux cyclones terrestres.

Il doit cependant y avoir un mouvement de rotation dans toutes les taches. Nous avons vu que la matière lumineuse se précipite de toutes parts vers le noyau. Cet afflux de molécules provenant de parallèles où les vitesses sont différentes doit produire un mouvement tourbillonnant, comme il arrive dans notre atmosphère même pour les orages ordinaires. Mais, comme la rapidité avec laquelle tourne un tourbillon dépend principalement de la vitesse avec laquelle la matière se porte vers le centre, si cette vitesse est faible, le mouvement gyratoire sera peu rapide; le frottement pourra même le rendre insensible en ralentissant le mouvement centripète. Si une tache était une région vide ou considérablement raréfiée, cette vitesse serait très-grande; mais si elle est remplie de matière, si elle ne diffère des régions voisines que parce qu'elle contient une masse un peu plus froide et plus absorbante, la vitesse du mouvement centripète sera assez faible pour que la rotation qui peut en résulter soit insensible. D'ailleurs, si les taches sont des centres d'éruption, il peut s'y produire une force centrifuge capable de détruire l'effet de la force centripète, ou même de produire un effet contraire ; or il est incontestable que. la production des taches est intimement liée avec les phénomènes d'éruption.

Nous avons déjà fait remarquer que, au moment de disparaître, les ouragans terrestres et les taches solaires se comportent de manières absolument différentes; les ouragans se dilatent, les taches se contractent; les ouragans se dirigent vers les pôles en rebroussant chemin dans leur mouvement en longitude, les taches suivent une tout autre direction, et leur mouvement rotatoire n'est considérable que dans la première phase de leur formation, lorsque l'éruption est plus violente.

Enfin, si nous admettons que les taches peuvent être corn-

parées à nos ouragans, il faudra, pour les expliquer, trouver une cause capable de déterminer ces crises. Il ne suffit pas d'invoquer le mouvement de rotation du Soleil, ni le transport de la couche mobile, soit dans un sens, soit dans l'autre. Ces causes sont constantes et permanentes, tandis que les taches sont des phénomènes intermittents et variables. Leurs causes doivent être de même ordre que celles qui déterminent la production des ouragans terrestres, causes qui nous paraissent irrégulières et accidentelles, parce que nous n'en connaissons point l'origine. On a dit que chaque pore qui se produit sur le Soleil est un véritable tourbillon, et qu'ainsi ces tourbillons recouvrent littéralement la surface du globe solaire : il n'y a là qu'une hypothèse sans aucun fondement dans l'observation ; nous avons étudié ces pores avec soin et persévérance sans y rien découvrir qui puisse faire soupçonner l'existence de ce prétendu mouvement tourbillonnant. Quant à la cause déterminante de ces phénomènes, nous la trouverons dans les éruptions solaires que nous étudierons plus tard ; nous verrons que la théorie des tourbillons et celle des éruptions, loin de se contredire, se complètent l'une l'autre.

Pour le moment, bornons-nous à constater que les taches paraissent douées d'un mouvement de translation générale contraire au mouvement qui entraine la masse entière du Soleil. Nous sommes amené à cette conclusion par des faits de différentes natures : i° la discussion des observations magné tiques de M. Ilornstein; 2" la présence, à la partie postérieure des taches, de queues pins ou moins agitées, semées de facules et de petites taches ; 3° la disposition des facules qui sont plus vives et pins étroites à la partie antérieure des taches, tandis qu'elles sont nombreuses, plus larges, mais pins pâles à la partie postérieure qui présente elle-même sur

son contour un renflement que M. de la Rue appelle un bourrelet. Tous ces faits conspirent pour nous faire voir à la surface une circulation générale différente du mouvement qui anime la masse intérieure.

Il nous est impossible de formuler une théorie expliquant d'une manière absolument satisfaisante cette circulation exceptionnelle de la masse solaire ; nous allons cependant pro-

Fig. 65.

poser une hypothèse que nous soumettons au jugement des savants compétents.

Le Soleil se refroidit d'une manière progressive en perdant de la chaleur par le rayonnement; nous verrons plus tard comment on peut évaluer ces variations. Cet abaissement de température produit nécessairement une diminution de volume dont nous allons examiner les conséquences.

Supposons un globe NES [Jig. 65); par suite du refroidissement, la surface NES prend au bout d'un certain temps la position rpq, le point E étant descendu en p, le point a en c, etc. Dans ce mouvement de contraction, les différents points se rapprochent inégalement de l'axe de rotation NS : le point E

s'en rapproche de la quantité E/>, tandis que le point a s'en est rapproché seulement de la quantité

ad = ac cos cad — Ep cos À,

). étant la latitude du point a. On voit donc que le rayon du cercle décrit par un point quelconque se raccourcit d'une quantité proportionnelle au cosinus de la latitude ; ce raccourcissement est maximum à Véquateur, et il diminue progressivement jusqu'au pôle où il est nul.

Supposons donc un globe tournant autour d'un de ses diamètres et dont toutes les parties sont soumises à la gravitation ; le rayon venant à diminuer, il en résultera, eu vertu de la loi des aires, un accroissement de vitesse angulaire dépendant du carré de cette même diminution : la vitesse s'accroitra donc à l'équateur plus qu'en tout autre point, et sur un parallèle de latitude >, cet accroissement pourra être regardé comme proportionnel à cos2)..

Ce résultat serait l'une des formes sous lesquelles peut se présenter la loi de Carrington, et l'excès de vitesse des régions équatoriales serait une conséquence du refroidissement. M. Roche est arrivé à la même conclusion en considérant seulement la condensation progressive de la masse nébuleuse qui a formé le Soleil, et il admet que l'accélération actuelle résulte de cette action primitive; il est évident que, grâce au frottement, cette accélération devrait disparaître avec le temps ; mais, comme la contraction due au refroidissement se produit d'une manière permanente, l'accélération équatoriale qui en résulte doit également persévérer.

Cette diminution de volume du Soleil peut être très-faible, assez faible pour qu'il soit impossible de la constater dans un intervalle de temps aussi court que celui qui s'est écoulé depuis l'époque où l'on a commencé à faire des mesures pré-

cises ; et cependant, vu l'immensité du globe solaire, elle peut être suffisante pour expliquer les différences de vitesses qui nous ont été révélées par l'observation.

§ IV. — De quelques irrégularités apparentes clans le mouvement des taches.

Lorsque l'on étudie les mouvements en longitude d'une tache, on trouve, comme nous l'avons dit, des variations très-considérables et qui paraissent tout à fait anomales. Mais en dehors de ces mouvements irréguliers , on constate, auprès des bords, des aberrations systématiques dont on peut saisir les lois : près du bord oriental, la tache paraît se rapprocher du centre, sa longitude augmente, et, près du bord occidental , elle parait marcher en sens contraire et s'approcher encore du centre pendant que sa longitude diminue. Ainsi donc, dans la partie orientale du disque, les arcs diurnes se trouvent augmentés, tandis qu'ils sont diminués dans la partie occidentale.

Après avoir remarqué ce fait en examinant les tableaux de M. Carrington, nous en cherchâmes la cause, et nous fûmes porté à l'attribuer à la réfraction de l'atmosphère solaire. Déjà M. Carrington avait indiqué cette source d'irrégularité, mais il ne l'avait pas étudiée avec le soin qu'elle mérite.

Soient amn [fîg. GG ) le globe solaire ; rpS la couche atmosphérique dont il est couvert. Si cette couche possède un pouvoir réfringent assez considérable, un rayon émané du point q, au lieu de suivre la direction qe suivant laquelle il se propagerait dans le vide, sera dévié suivant une courbe, telle que qro tangente à la droite qe. Ce rayon ainsi dévié pourra parvenir à l'œil d'un observateur placé en o, pour lequel le point q fût resté invisible sans la réfraction. Un point

quelconque deviendra donc visible pour nous un peu avant de franchir le cercle qui forme le contour géométrique du Soleil, et qui, sans la réfraction, séparerait la partit' visible de la partie invisible ; les taches seront donc visibles un peu plus tôt d'un coté. du disque, tandis que de l'autre elles disparaîtront un peu plus tard. On pourra, pour le calcul relatif à ces phénomènes, employer les formules qui servent à éva-

Fig. 66.

luer l'influence de nos réfractions atmosphériques sur le lever et le coucher des astres.

Pendant que nous examinions l'influence des réfractions dues à l'atmosphère, M. Faye donnait une autre explication des irrégularités systématiques qui se produisent près des bords du disque. D'après lui, ces anomalies seraient produites par un phénomène qu'il a appelé la parallaxe de profondeur, et qui résulte en effet de ce que les taches sont des cavités.

Supposons {fig. G7) une tache ayant la forme d'une cavité conique. L'observateur vise le centre n du noyau, et dans ses évaluations il le rapporte au point d où son rayon visuel rencontre la surface de la photosphère. Si la tache occupe le

milieu du disque, le rayon visuel dn passant par le centre C du Soleil, le point visé se projettera au centre même de la pénombre. Mais si la tache se trouve auprès du bord, le point m visé par l'observateur suivant la direction R/«, au lieu d'être rapporté à l'extrémité a du rayon solaire Cma, paraîtra projeté au point R où le rayon visuel rencontre la photosphère; la tache paraîtra donc s'être rapprochée du centre de la quantité flR. Quand on cherche à calculer l'influence de cette pa-

Fig. 67.

rallaxe, on trouve qu'elle produit une erreur proportionnelle à la tangente de la distance héliocentrique de la tache, et exprimée par la même formule trigonométrique qui sert pour les réfractions. Il devenait donc impossible de déterminer, par le simple résultat numérique des formules, la part qui revient à chacune de ces deux causes dans la production des mouvements apparents qui nous occupent. Le doute était d'autant plus permis que les calculs faits par M. Faye, en partant de son hypothèse, attribuaient aux taches une profondeur bien plus considérable que celle qui résulte des mesures directes, car il leur assignait un rayon terrestre pendant que l'observation directe donne à peine un tiers.

L'observation pouvait seule résoudre la question, en four-

nissant des données nouvelles. Pour cela, il fallait chercher à se soustraire à l'une des deux causes d'erreur, afin de pouvoir évaluer l'influence de l'autre. Il était évidemment impossible d'éviter la réfraction ; mais je pensai qu'il serait possible d'éliminer la parallaxe de profondeur en prenant la position des deux bords de la tache, et en calculant séparément leurs coordonnées héliographiques. J'eus le bonheur, en 18GG, de rencontrer quelques taches très-régulières et ayant un faible mouvement en longitude, surtout celle du 16 juin au 9 juillet, et celle du 1 1 au 23 juillet. Je les suivis jour par jour avec beaucoup de soin, prenant des mesures micrométriques avec le grand réfracteur, et j'obtins les résultats inscrits dans des tableaux dont sont extraits ceux du paragraphe précédent .

Après avoir ainsi évité les erreurs dues à la parallaxe de profondeur, on trouve encore une perturbation dans la marche en longitude, et ces perturbations, qui sont toutes dans le sens indiqué par la théorie, ne peuvent être attribuées qu'à la réfraction. Cependant leur valeur ne dépasse pas de beaucoup la limite des erreurs d'observation. Nous sommes convaincu que la réfraction solaire existe; mais nous ne pourrons l'évaluer qu'après avoir fait de nombreuses observations sur des taches d'une régularité et dune stabilité extraordinaires [*).

Ce sont ces mesures, prises avec le plus grand soin, qui nous ont appris que les taches subissent souvent de trèsgrands changements dans leurs dimensions réelles, et que tout changement de forme un peu considérable entraîne une irrégularité dans la marche en longitude.

(') Voir les Comptes rendus des séances de l'académie des Sciences, 186G, t. LXIII, p, 163-170.

La théorie de M. Faye, sur la parallaxe de profondeur, se trouve ainsi parfaitement vérifiée, et à son tour elle sert de confirmation aux idées de Wilson. Les taches sont donc des cavités ; mais ces cavités sont-elles produites par des éruptions volcaniques, ou bien sont-elles dues à des tourbillons analogues à nos cvclones? Nous traiterons cette question lorsque nous aurons recueilli toutes les données nécessaires pour la résoudre. Une circonstance nous porterait dés à présent à adopter l'assimilation avec les cvclones : c'est que le maximum des taches coïncide avec les limites des zones où se produit le renversement du mouvement en latitude; mais ne nous hâtons pas de tirer des conclusions qui pourraient être prématurées.

§ V. — Résumé des mouvements des tacites.

On voit, par tout ce que nous avons dit jusqu'ici, qu'au lieu d'observer le mouvement de rotation du corps solaire lui-même, nous en sommes réduit à étudier celui de son atmosphère. Nous sommes donc dans les conditions où se trouverait un astronome qui voudrait, en se plaçant dans la Lune, déterminer le mouvement de rotation de la Terre, en prenant un nuage pour point de repère. Il lui faudrait d'abord étudier la circulation atmosphérique et en déterminer les lois, tache bien difficile, et à peu près impossible dans de pareilles circonstances.

Les connaissances que nous avons acquises nous permettent cependant de diviser les mouvements des taches en trois catégories :

La première comprend tous les mouvements généraux, et à ce point de vue le résultat le plus important est l'inégalité des rotations sur les divers parallèles; la vitesse angulaire est

maximum à l'équateur, et elle diminue lorsque la latitude augmente.

La deuxième catégorie comprend les mouvements apparents dus à la parallaxe de profondeur et à la réfraction. La première de ces deux causes étant éliminée par la méthode d'observation que nous avons proposée, il reste seulement la seconde, dont l'influence n'a pas encore été suffisamment déterminée, mais qui n'est pas à négliger.

La troisième contient tous les mouvements irréguliers et extraordinaires qui dépendent des causes mêmes qui produisent les taches, causes encore bien obscures et qui resteront longtemps inconnues.

Nous avons fait remarquer plusieurs fois que ces mouvements se produisent surtout au moment de l'apparition d'une tache; il se forme souvent plusieurs centres sans qu'on puisse prévoir lequel d'entre eux persévérera et formera définitivement le noyau de la tache. Les mêmes irrégularités se renouvellent à l'époque de la dissolution finale; aussi les taches les plus stables sont celles qui paraissent les plus profondes.

Enfin il est impossible d'expliquer les mouvements systématiques des taches par des courants analogues à nos vents alizés. Cette hypothèse n'explique pas le fait fondamental que nous révèle l'observation, savoir que la vitesse angulaire est plus grande à l'équateur ; elle n'explique pas davantage les nombreux mouvements en latitude.

L'hypothèse la plus simple est celle de la contraction due au refroidissement; c'est elle qui explique le plus grand nombre de phénomènes et en particulier ce mouvement plus rapide que possède à l'équateur la couche superficielle. Mais si nous voulons descendre dans l'examen détaillé des cas particuliers, il nous est impossible d'assigner les causes immé-

diates de chacun des mouvements que nous observons. Même en admettant que les taches sont dues à des tourbillons, nous devons avouer notre ignorance sur les circonstances qui déterminent leur formation, car des causes générales et permanentes ne suffisent pas pour expliquer des phénomènes aussi variés et aussi capricieux.

Nous ne connaissons pas la profondeur de la couche gazeuse que nous étudions ; si nous considérons la haute température du globe solaire, nous devons penser que cette couche est très-épaisse, et qu'il n'y a point de noyau solide dans le sens que nous donnons ordinairement à ce mot. Dans tous les cas, si ce noyau existe, il doit se trouver à une grande profondeur au-dessous de la surface.