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Un simple coup d'œil jeté sur les tableaux précédents nous permettra de faire quelques remarques intéressantes.

La tache u? 32 parut le 8 mai ; ses coordonnées étaient 3*^48' de latitude, 107*^,24 de longitude. Au bout de deux jours, elle était divisée en deux parties avant pour coordonnées, Tune 7*^9' de latitude et 97®, 73 de longitude, Tautre 6^22' de latitude et 91**, 1 4 de longitude. La longitude du premier noyau va en augmentant, tandis qu'elle reste stationnaire pour le second; quant aux latitudes, on ne reconnaît pas de mouvement régulier.

Cette tache reparaît le i" juin (n** 36); le second noyau a disparu, il ne reste que le premier. La latitude va en diminuant progressivement, pendant que la longitude augmente. Au i" juin, le diamètre était de 3*^5'; le 9, il est réduit à 1*^39'. Le 4 juin, il y a évidemment un saut brusque de i degré et une grande diminution dans Tétendue.

Nous avons inscrit sous le n^ 40 la troisième rotation de la même tache (32 et 36). Nous y trouvons une latitude oscillante, tandis que la longitude va toujours en croissant. I^e diamètre décroît jusqu'au 5 juillet, puis il augmente de nouveau en faisant des mouvements brusques qui annoncent sa dissolution prochaine. En effet, cette tache n'a plus reparu.

Sous les n*^ 39 et 43 se trouvent deux rotations d'une autre tache. Du 25 au 26 juin sa latitude diminue, tandis que sa longitude va en croissant. Pendant sa seconde rotation, elle possède un mouvement en latitude très prononcé, tandis que sa longitude est très-slable et son diamètre constant.

lOO PREMIÈRE PARTIE.

Nous pourrions multiplier les exemples, mais cet essai suffira pour montrer au lecteur quelles sont les difficultés que présente la théorie de ces mouvements. Pendant qu'une tache présente les éléments de la rotation solaire, l'autre ne les présente plus, et la correction définitive ne peut ressortir que d'un travail très-long et très-pénible.

§ III. — Théories proposées pour expliquer le mouvement

des taches.

Les résultats que nous venons d'exposer prouvent que nos observations n'atteignent pas la partie solide du Soleil, mais seulement son atmosphère fluide. En eflfet, lorsqu'un corps solide est animé d'un mouvement de rotation , il est évident que tous ses points doivent posséder la même vitesse angulaire, et que, par conséquent, ils doivent tous mettre le même temps à exécuter une rotation complète. Nous avions donc raison de dire, en nous appuyant sur les changements de forme et les mouvements qu'on observe dans l'intérieur des taches, que la couche photosphérique dans laquelle se passent tous ces phénomènes est mobile comme les nuages qui flottent dans notre atmosphère.

Maintenant une nouvelle question se présente. La fluidité est-elle propre à la couche photosphérique, ou bien s'étend-elle au corps solaire tout entier? En d'autres termes, existe-t-il dans l'intérieur du Soleil un noyau solidePCe noyau n'est-il pas le siège d'actions physiques, dont les taches ne seraient que les manifestations? On a pendant longtemps admis cette hypo*

8TRUGTURB DU SOLEIL. lOI

thèse, mais différentes considérations nous ont depuis longtemps convaincu qu'elle est insoutenable, car elle est incompatible avec la température élevée que possède le Soleil, comme nous le verrons bientôt. Dès le mois de janvier i864, nous annoncions que le Soleil pourrait bien être gazeux (i). Nous étions conduit à cette hypothèse par la loi de Carrington sur les rotations, et par ce fait que les taches possèdent un mouvement qui est plus rapide dans la période de leur formation.

Remarquons d'abord que cette hypothèse d'un Soleil complètement gazeux est loin d'être en contradiction avec les idées généralement admises sur la formation des corps célestes. LeSoleil a du passer d'abord par l'état de nébuleuse; depuis lors il s'est condensé parle refroidissement; mais rien ne nous prouve que sa température se soit abaissée au point de solidifier sa masse intérieure. Nous devons donc aborder le problème de sa constitution physique, libres de toute idée préconçue et de toute hypothèse à cet égard.

Les savants qui admettent l'existence d'un noyau solide à l'intérieur de Ja photosphère, comparent le mouvement des taches solaires à celui de nos vents alizés. Les marins et les météorologistes savent parfaitement qu'il existe, dansla zone torride, descourants atmosphériques soufflant constamment du N.-E. dans l'hémisphère nord, et du S.-E. dans l'hémisphère sud. Ces courants résultent du mouvement de rotation delaTerre combiné avec la force d'appel qu'exerce

(l) Voir Bulletin météorologique, de l'Observatoire du Collège BfumfJMf i* janvier 1864, p. 4? col. i, lig. 34.

lOa PREMIÈRE PARTIE.

la chaleur du Soleil en échaufFant Fair des régions équatoriales, et en déterminant un mouvement de bas 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 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.

Ces courants inférieurs sont accompagnés de courants supérieurs d'une élévation de 2000 à 3ooo mètres, soufflant du S.-O. dans notre hémisphère, et du N.-O. dans l'hémisphère sud. De plus, au delà du 3o* degré de latitude il existe des zones de calmes 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 qu'on a cru reconnaître également dans l'atmosphère solaire. Cette théorie n'a rien d'impossible en elle-même. On pourrait bien objecter que le Soleil 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 pôles.

Au lieu de chercher s'il existe des causes capables de produire dans le Soleil 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 ou dans le courant inférieur on dans le courant supérieur. Dans la première hypothèse, partant d'un parallèle où la vitesse est moins considérable, elles arriveraient à Téquateur avec un mouvement relatif dirigé en sens contraire de la rotation générale; dans la seconde, partant de l'équateur, où la vitesse est maxima^ elles arriveraient dans des régions où leur mouvement relatif serait dirigé dans le sens même de la rotation; dans les deux cas, leur vitesse angulaire serait plus faible à Téquateur, plus considérable sur les parallèles. Cette conclusion inévitable de la théorie des alizés est absolument contraire à la loi parfaitement certaine et constatée par l'observation du mouvement des tiiches (»n longitude ; c'est à l'équateur qu'elles possèdent la plus grande vitesse.

Les mouvements des taches en latitude (p. 90) ont mis en évidence des lignes nodales et des changements de signes qui indiquent un transport des taches vers l'équateur solaire, entre les latitudes 25 degrés N. et 30 degrés S. Au delà de ces limites, le mouvement devient divergent, et les taches se dirigent vers les pôles. Ces mouvements sont, en réalité, comparables à ceux qu'on observe dans les alizés terrestres, et noiLs devons en conclure qu'il existe dans le Soleil des courants qui transportent la photosphère. Mais comme la composante qui agit suivant la longitude

Io4 PRBMltel PARTIB.

est dirigée en sens contraire de la composante analogue dans les alizés terrestres, il est impossible d*ad* mettre complètement la même théorie , il faut en chercher une autre qui s'accorde mieux avec les faits.

Supposons que le Soleil soit gazeux dans toute sa masse, et que sa rotation soit moins rapide à la surface que dans les couches plus voisines du centre. Ces deux hypothèses n'ont rien d'inadmissible; elles doivent même se réaliser dans une masse nébuleuse qui se condense, et c'est ce qui est arrivé dans la formation des planètes intérieures qui possèdent une vitesse plus grande que celle des planètes extérieures. Supposons alors qu'une masse de matière, partant de l'intérieur du Soleil, soit amenée par ime cause quelconque vers la surface ; elle y .arrivera avec son excès de vitesse, et possédera par conséquent un mouvement relatif dirigé dans le sens où croissent les longitudes; elle semblera donc lancée en avant, ce qui a réellement lieu pour les taches qui sont en voie de formation. Le milieu dans lequel cette niasse sera ainsi parvenue lui opposant inie résistance considérable, son mouvement se ralentira, jusqu'à ce qu'il se soit étahli un équiUbre relatif, c'est-à-dire jusqu'à ce que la tache possède la même vitesse que le milieu qui l'entoure. Ainsi se trouverait encore expliqué le saut en avant qu'on remarque, non-seulement dans la période de formation, mais encore aux époques de recrudescence où de nouvelles éruptions viennent modifier la forme des taches.

Nous ne prétendons pas assigner les causes qui produisent ce mouvement de bas en haut dans la masse gazeuse du Soleil; il en est une, cependant, dont

STRUCTURE DU SOLEIL. Io5

l'action, facile à prévoir, doit être prédominante dans la production de ces phénomènes. La photosphère, en se refroidissant par la radiation, devient de plus en plus dense; elle doit donc, pour obéir aux lois de réquilibre, descendre dans l'intérieur et tomber vers le centre. Dans ce mouvement, elle déplace une masse gazeuse plus légère, qui s'élève d'après les lois de l'hydrostatique, et qui, animée d'une vitesse plus grande, doit produire la circulation que nous indique l'observation.

Dans les zones éloignées de l'équateur, le phénomène se complique par les nombreux courants qui doivent exister dans une masse si considérable ; aussi est-il impossible d'en expliquer le mécanisme d'une manière plus précise sans faire des hypothèses complètement arbitraires, par exemple sur la profondeur des couches d'où partent les masses qui produisent les taches; sur le refroidissement qu'elles subissent à la surface, etc. C'est pour cela que, dans le Soleil, ces phénomènes ne peuvent pas présenter le même degré de simplicité que sur la Terre, où les causes se réduisent à deux : l'élévation de température produite par le Soleil ; la forme et la distribution des continents et (les mers. Et cependant, même sur la Terre, ils sont tellement compliqués, que les météorologistes sont loin d'être d'accord sur le théorie et sur l'explication précise de ces mouvements.

On a objecté que le Soleil ne saurait être gazeux sans être transparent, et que, s'il est transparent, l'existence des taches devient impossible. Dans notre théorie , les taches sont des cavités qui se sont formées dans les nuages de la photosphère. Elles sont

remplies de gaz absorbants, d'où il suit que nous ne devons pas apercevoir la couche photosphérique qui se trouve de l'autre côté.

De plus, nous pouvons ajouter que :

i^Il est faux que les taches soient absolument noires. Pour s'en convaincre, il suffit de comparer une tache avec une planète. Mercure par exemple, au moment de son passage sur le Soleil; on verra que la différence est extrêmement grande.

Dp Cette prétendue transparence des gaz, lorsqu'il s'agit de masses aussi considérables, est une supposition complètement gratuite. L'atmosphère terrestre, même au zénith, absorbe environ le tiers de la lumière solaire.

3® L'atmosphère du Soleil, sur les bords du disque, absorbe au moins la moitié des rayons émis par la photosphère; il est donc bien naturel de penser que, sous une épaisseur égale au diamètre du globe solaire, l'absorption serait infiniment plus considérable.

M. Faye a adopté, après nous, cette idée que le Soleil est complètement gazeux; il est même communément regardé en France comme l'auteur de cette théorie, car il l'a développée dans les Comptes rendus des séances de l* Académie des Sciences. Mais il n'a pas fait l'hypothèse de la rotation plus rapide à l'intérieur, hypothèse que nous croyons nécessaire pour expliquer les mouvements systématiques des taches, puisque ces mouvements ne peuvent être produits par une circulation analogue à celle des vents alizés.

§ IV. — De quelques mouvements apparents dus à la profondeur des taches et à la réfraction de Vatmosphère solaire.

Lorsque Ton 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 anormales. Mais en dehors de ces mouvements irrégiiliers, 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, d'un côté du centre, les arcs diurnes se trouvent augmentés, tandis qu'ils sont diminués de l'autre.

Après avoir remarqué ce fait en examinant les tableaux de M. Carrington, nous en cherchâmes la cause, et nous fûmes porté à l'attribuer aux réfractions 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.

Soit amn {fi g. Sa) le disque solaire; rpS la couche atmosphérique dont il est couvert. Si cette couche possède un pouvoir réfringent assez considérable, un rayon émané du point ^, 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 fut resté invisible sans la réfraction. Un point

io8 PEEMiÈRB Partie.

quelconque deviendra donc visible pour nous un peu

avant de franchir le cercle qui forme le contour géo-

Fig. 5a.

métrique du Soleil, et qui, sans la réfraction, séparerait la partie visible de la partie invisible ; les taches seront donc visibles un peu trop tôt d'un côté 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 évaluer 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 \2i parallaxe de profondeur j et qui résulte en effet de ce que les taches sont des cavités.

Supposons [fig. 53) 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 photo-

sphère. Si la tache occupe le milieu du disque, le rayon visuel dn passant par le centre C du Soleil, le

Fig. 53.

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 K/w, 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 aR. Quand on cherche à calculer l'influence de cette parallaxe, on trouve qu'elle produit une erreur proportionnelle à la tangente de la distance héliocentrique, et exprimée par la même formule trigonométrique qui sert poiu" les réfractions. Il devenait donc impossible de déterminer directement la part qui revient à chacune de ces deux causes dans les productions 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.

IIO PREMIÈRE PARTIE.

L'observation pouvait seule résoudre la question en fournissant des données nouvelles. Pour cela, il fallait chercher à se soustraire à Tune des deux causes d'erreur, afin de pouvoir évaluer l'influence de Vautre. 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 1866, de rencontrer quelques taches très-régulières et ayant un faible mouvement en longitude, surtout celle du 28 juin au 9 juillet, et celle du 11 au ^3 juillet. Je les suivis jour par jour avec beaucoup de soin, prenant des mesures micrométriques avec le grand réfracteur, et j'obtins ainsi 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 obsen'ations sur des taches d'une régularité et d'une stabilité extraordinaires (i).

Ce sont ces mesures, prises avec le plus grand soin,

( I ) Foir les Comptes rendus des séances de P Académie des Sciences, 1866, t. LXUI, p. 163-170.

qui nous ont appris que les taches subissent souvent de très-grands changements dans leurs dimensions réelles, et que tout changement de forme un peu considérable entraîne une irrégularité dans la marche en longitude.

I^ 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 cyclones? Nous traiterons cette question lorsque nous aurons recueilli toutes les données nécessaires pour la résoudre. Une circonstance nous porterait dès à présent à adopter l'assimilation avec les cyclones : c'est que le maximum des taches coïncide avec les limites des zones où se produit le renversement du mouvement en latitude.

§ V. — Résumé des mouvements des taches.

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 : tâche bien difficile, et à peu près impossible dans de pareilles circonstances.

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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 Téquateur, et elle diminue lorsque la latitude augmente.

La deuxième catégorie comprend les mouvements apparents dus à la parallaxe de profondeur et à la réfraction. I>a 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 négUger.

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 phis 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 du transport des taches vers l'équa-

8TRCCTUM DU SOLEIL. Il3

teuT avec accélération du mouvement angulaire. Pour expliquer ce phénomène, . il faut nécessairement admettre que le Soleil est gazeux dans toute sa masse, et que la vitesse de ses différentes couches va en croissant de la surface au centre. Du reste, nous verrons bientôt d'autres phénomènes qui nous confirmeront dans cette opinion.

§ VL — Variations séculaires des taches.

On peut se demander si les apparitions des taches sont elles-méme assujetties à quelque loi générale. Celte question est une de celles qui ont beaucoup occupé les astronomes modernes. Les plus anciens observateurs ont remarqué qu'il n y a pas chaque année un égal nombre de taches. Il \ a eu des époques où il s'est écoulé des mois et des années sans qu'on puisse en observer aucune. Même en admettant que cette dernière affirmation soit un peu exagérée, et qu'elle résulte du peu de précision avec lequel les observations ont été faites autrefois, il n'en est pas moins vrai que le nombre des taches est extrêmement variable.

W. Herschel est le premier qui se soit occupé de cette question. Il chercha à établir un rapport entre les variations des taches et la météorologie terrestre, et, à défaut d'autre élément, il compara le nombre annuel des taches avec le prix du blé. Mais, on le comprend, il ne pouvait rien résulter d'un semblable travail. Sans doute les phénomènes météorologiques du globe doivent dépendre dans une certaine mesure des vicissitudes solaires, nous en verrons

lk4 PEBMiàEB PàETIB. '.

une preuve frappante, mais le terme de comparaison choisi par Herschel n*a aucune relation directe avec l'état du Soleil.

C*est le baron Schwabe, de Dessau, qui a £ait le premier travail sérieux sur la question qui nous occupe. Dès 1826, il entreprit de faire la statistique des tachés solaires, et depuis lors, jusqu'en 1868, il n'a pas manqué d'observer le Soleil chaque jour, lorsque l'état du ciel le permettait. En examinant cette longue série d'observations, il reconnut une périodicité très-évidente : des maxima et des minima très-prononcés se succédaient à un intervalle de dix ans environ. Sans doute, dans une pareille classification, il y a des éléments un peu défectueux. D'abord, on ne peut pas observer le Soleil tous les jours, et les lacunes qui résultent du mauvais état du ciel viennent nécessairement augmenter le nombre des jours où il n'y a point de taches. De plus, le nombre des taches est toujours un peu arbitraire; il y a souvent des groupes qui, par leurs subdivisions, se prêtent à différentes manières de compter. Mais dans une masse d'observations aussi considérable que celle du baron Schwabe, ces différences se compensent l'une l'autre et disparaissent dans le résultat final. En effet, la loi est si saillante, .qu'il suffit de jeter un coup d' œil sur son tableau pour reconnaître qu'aucune objectiorf ne saurait l'ébranler. Ce tableau étant très-intéressant, nous le reproduisons ici en y ajoutant le résultat des observations faites au Collège Romain pendant les dix dernières années.

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Tableau du nombre des taches pendant quarante-deux ans.

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