OBSERVATIONS SPECTRALES FAITES PENDANT LES ÉCLIPSES

§ I. — Xalure chimique des protubérances .

Avant l'année 18G1, on aurait regardé comme impossible de déterminer la nature chimique des substances qui se trouvent dans les corps célestes; mais, depuis les découvertes de MM. Bunsen et Kirchhoff, depuis les progrès de l'analyse spectrale, ce problème est devenu du même ordre que ceux que le chimiste résout chaque jour dans son laboratoire. Nous ne reviendrons pas sur les premiers principes de cette science, que nous avons exposés précédemment.

A l'approche de l'éclipsé de 1868, on se proposa d'étudier particulièrement la nature des protul)érances en profitant des nouvelles découvertes de l'analyse spectrale. Les questions à résoudre étaient les suivantes :

1° Les protubérances sont-elles composées de matières solides et doit-on les comparer à des nuages simplement incandescents, ou bien sont-elles des masses véritablement gazeuses?

2° Quelles sont les substances qui entrent dans leur composition ?

La première de ces deux questions devait être résolue aussitôt qu'on dirigerait un spectroscope vers les protubérances ; il s'agissait simplement de voir si le spectre était continu ou non. Nous savons, en effet, qu'une matière simplement incan-

descente produit un spectre continu : c'est ce qui arrive pour le charbon qui se trouve en suspension dans la flamme d'une bougie. Les gaz eux-mêmes peuvent donner un spectre continu lorsque leur température est extrêmement élevée; mais, toutes les fois qu'on obtient un spectre composé de raies brillantes séparées les unes des autres par des espaces noirs, on a certainement affaire à une matière gazeuse dont la nature chimique peut être déterminée par le nombre et la position des raies. Le problème était, en pratique, plus difficile qu'on ne l'avait supposé d'abord; mais ces difficultés n'effrayèrent pas MM. Janssen, Rayet, Herschel, Weisse et Tennant qui se dévouèrent à ce travail .

Il fallait avoir des lunettes puissantes, capables de former des images assez nettes des protubérances; de plus, ces lunettes devaient avoir un mouvement automatique, afin que les images produites sur la fente du spectroscope v fussent retenues pendant un temps assez considérable. Les spectroscopes devaient avoir un pouvoir dispersif assez grand pour séparer les raies ; il fallait cependant éviter d'exagérer leur pouvoir, afin de perdre le moins de lumière possible. Il y avait donc lieu d'étudier les meilleures conditions pour bien observer, et, comme il était impossible de faire des essais préliminaires, on devait croire que la ])remière éclipse servirait surtout à faire l'épreuve des différentes méthodes. En vue de faciliter le succès, nous proposâmes d'employer un spectroscope simplifié, réduit à un simple prisme à vision directe placé entre l'objectif et l'oculaire ('). En observant ainsi, on aurait décomposé la lumière des protubérances comme on fait pour la flamme d'une lampe à alcool dans laquelle brûlent

(' ) Comptes re/idi/s des séances de V Académie des Sciences, t. I.XVI, p. l^oi.

plusieurs sels différents. On n'a employé ce procédé que plus tard; mais, avec d'autres méthodes, on a obtenu de bons résultats, comme nous le verrons bientôt.

Toutes ces difficultés ne découragèrent pas les astronomes, et leurs efforts furent couronnés par un magnifique succès. Les observateurs les plus heureux furent ]M. Janssen à Guntoor, M. Rayet à ]Malacca, le capitaine Herschel et le major Tennant à Guntoor, M. Weisse à Aden. L'éclipsé présenta des circonstances très-favorables; l'énorme protubérance A (fig. i39 et i4o) fut immédiatement aperçue par les observateurs qui dirigèrent vers elle tous leurs instruments et constatèrent immédiatement un spectre discontinu formé d'un petit nombre de raies brillantes. La première partie du problème était donc résolue : on avait acquis la certitude que les protubérances sont des masses gazeuses.

Il s'agissait alors de reconnaître la nature des substances qui les composent, et cette seconde question n'était pas aussi simple que la première; car il s'agissait de fixer la position des raies par rapport à une échelle quelconque, en prenant pour terme de comparaison le spectre d'une substance connue ou celui du Soleil. Il y eut dans cette partie des observations une incertitude bien pardonnable, vu la difficulté de l'entreprise, difficulté qui fut encore accrue par la présence des nuages.

L'analyse la plus détaillée est celle de M. Eavet. Il observa dans le spectre de la protubérance A sept raies principales, dont quelques-unes avaient une telle vivacité qu'elles produisaient une espèce de queue dans le champ de l'instrument. La Jig. iL\'2 est la reproduction de celle qui fut publiée dans les Comptes rendus des séances de V Académie des Sciences. Dans cette figure, on a employé les mêmes lettres que Fraunhofer pour désigner des raies que l'on croyait coïncider avec les

siennes; mais il y tut (|ii(l(|uc's incxarliludes dans cette appréciation. On a désigne par 1> la raie qui correspond réellement à la raie C de Fraindiofer ; quant à celle qu'on a marquée D, sa position n'est qu'approchée, ainsi que celle de G. La position de F est rigoureusement exacte. Janssen et Herschel ont signalé la vraie position de C; Herschel ne put cependant la donner d'une manière précise à cause des nuages qui gênèrent ses observations.

iNI. Rayet mit successivement la fente de son spectroscope dans deux directions rectangulaires; aussi sommes-nous parfaitement certains que le spectre ainsi observé appartient bien

Il I I

réellement à la protubérance. Dans une seconde observation, il analysa la lumière d'un second point, et il ne trouva plus qu'une seule raie située dans le violet, d'où il faudrait conclure que toutes les protubérances n'ont pas la même composition chimique.

L'existence de la raie F étant parfaitement constatée, on était bien sur que le gaz hydrogène était l'une des matières composant cette protubérance ; mais il fallait déterminer la nature des gaz auxquels appartiennent les autres raies. La température était évidemment très-élevée et comparable à celle que produit le passage de l'étincelle électrique dans les tubes de Geissier. Du reste cette comparaison sert à expliquer la couleur rose des protubérances, puisque l'hydrogène se colore ainsi lorsque, après l'avoir raréfié, on l'illumine par une décharge électrique.

Cette étude était cependant incomplète, car il fallait s'assurer de l'identité des différentes raies. Cette détermination paraissait exiger qu'on attendit une nouvelle éclipse ; mais M. Janssen nous a dispensés de cette longue attente par une découverte de la dernière importance. Il fut vivement frappé du brillant éclat de quelques-unes des raies des protubérances, et il se demanda alors si ces mêmes raies ne seraient pas visibles en plein jour. Malheureusement le ciel se couvrit de nuages peu de temps après l'éclipsé, et il lui fut impossible ce jourlà de vérifier sa conjecture. Dès le lendemain il se mit à l'œuvre, et il eut l'insigne bonheur de voir en plein jour les raies des protubérances. La fente de son spectroscope étant exactement tangente au bord du Solf^il, à un endroit où la veille il avait remarqué une flamme, il aperçut une raie brillante colorée en rouge, correspondant à la raie C de Fraunhofer; puis, dans le bleu, une autre raie brillante correspondant exactement à la raie F. Ces deux raies sont précisément celles de l'hydrogène, et, par conséquent, ce gaz est la principale des substances qui composent les protubérances.

Le jour même où cette nouvelle arriva en Europe (20 octobre), M. Lockyer amionçait que, de son côté, il avait pu voir, sur le bord du Soleil , les raies de l'hydrogène accompagnées d'une raie inconnue située près de la raie D. Cette découverte était assez importante pour qu'on s'occupât immédiatement de la vérifier, et il nous fut possible d'y réussir le jour même où la nouvelle nous parvint. Les recherches furent alors poursuivies avec ardeiu' par un grand nombre d'astronomes. MM. Lockyer, Zôllner, Rayet, Wolf se mirent à l'œuvre pour exploiter ce champ fécond, et nous avons essayé de rivaliser de zèle avec eux. Nous parlerons, dans le Chapitre suivant, de l'abondante moisson qui a été le fruit de

ce travail : nous devons en ce moment exposer la suite des études qui ont été faites sur le même sujet pendant les éclipses.

^ IL— Spectre des protubérances et du bord solaire dans les éclipses postérieures de iS-yo et de iByi.

I/étude des protubérances pendant les éclipses présente toujours un grand intérêt , ne lïït-ce que pour constater l'identité des raies qu'on observe dans les deux cas, et l'exactitude des formes déterminées par l'observation spectrale. Cette étude fut donc reprise en 1869 par M. Harkness à Des Moines en Amérique, et par M. Young à Burlington ; ils employèrent pour l'observation des protubérances des méthodes plus parfaites et des instruments plus puissants que tous ceux dont on avait disposé jusqu'alors.

L'appareil se compose de deux lunettes unies ensemble et dont les axes sont parfaitement parallèles; l'une des deux est munie d'un spectroscope , l'autre est disposée auprès de la première comme un chercheur , mais elle est plus puissante que ne le sont les chercheurs ordinaires : il serait même bon que son pouvoir amplifiant fût égal à celui de la lunette spectrale. Elle contient un réticule composé d'une pointe trèsaiguë ou de deux fils très-fins croisés à angle droit, et l'appareil doit être assez bien centré pour que le même objet forme son image, d'une part à la croisée des fils du réticule dans le chercheur, d'autre part sur la fente du spectroscope dans la lunette principale. L'astronome peut donc, au moyen d'une échelle convenablement éclairée et bien fixée dans le spectroscope, examiner sans préoccupation les raies qui s'offrent à ses yeux, pendant que son aide, se servant du chercheur,

dirige siiccessivemoiit rappareil sur les différentes protubérances qui environnent le disque de la Lune.

La /?"•.! 43 représente la position exacte et la grandeur approchée des protubérances observées ce jour -là par M. Eastman. C'est à cette figure que se rapportent les lettres

FiîT. i13.

contenues dans le tableau suivant avec la position des raies correspondantes, indiquée d'après l'échelle de Kirchhoff.

PROTLBÉRA.NCES.

POSITION DF.S UAIES d' APRÈS l'ÉCUELLE DE KIUCUIIOFF.

loo;

Ggj