POLAEUSATION DES LUMIÈRES COMÉTAIRES

d'une épaisse atmosphère qui, par voie de réflexion, peut porter la lumière sur tous les points, ne saurait conduire à aucune conclusion certaine. »

Enfin, ajoutons nous-même une remarque qu'il est impossible de ne point faire, lorsque l'on compare entre elles les vues télescopiques de certaines comètes, de la tête de la comète de Donati, par exemple : les secteurs lumineux qui s'échappent du noyau pourraient, dans des instruments d'une puissance insuffisante, passer pour des phases, taudis qu'il est évident que ces phénomènes variables, dont la succession et les oscillations sont si remarquables, ont une tout outre nature et ne sont pas de simples apparences optiques.

Arago a enfin abordé la question de la nature physique des lumières cométaires par une méthode susceptible de conclusions positives, permettant de dire si la lumière d'une comète observée est celle d une matière lumineuse par ellemême, ou si elle est, soit totalement, soit partiellement, de la lumière solaire réfléchie. Cette méthode peut s'appliquer d'ailleurs, et nous allons voir qu'elle a été appliquée, aussi bien au noyau qu'à l'atmosphère et à la lumière des queues. Les premières recherches d' Arago à ce sujet datent de 1 81 9 ; il y avait onze ans alors que Malus avait découvert la polarisation par réflexion, et huit ans qu'Arago lui-même avait trouvé les phénomènes de coloration de la lumière polarisée.

Ce n'est pas le lieu de dire comment la nature d'une source de lumière peut être étudiée à l'aide des appareils d'optique qu'on nomme polariscopes. Nous rappellerons seulement qu'en examinant un objet lumineux à l'aide d'un prisme de Nicol, ou d'une pince à tourmaline, il se forme deux images qui varient d'intensité et de couleur, si la lumière qui émane de l'objet est polarisée, et si l'on fait tourner l'appareil de manière à lui faire décrire sur son axe

une circonférence entière. La lumière, au contraire, estelle naturelle, il ne se manifeste ni différence d'intensité dans les images, ni différence de nuances dans leur coloration. On peut de plus savoir quand la lumière est polarisée, si elle Test par réflexion et dans quel plan, de manière à remonter ainsi à la source d'où elle émane primitivement.

Appliquant ces principes d'optique aux comètes, Arago étudia la lumière de la comète de 1819, puis de celle de Halley en 1835. « Je dirigeai, dit-il, sur la comète, — il s'agit du premier de ces deux astres, — une petite lunette dans laquelle était un prisme doué de la double réfraction; les deux images de la queue de l'astre présentèrent une légère différence d'intensité qui fut vérifiée par les observations concordantes de MM. de Humboldt, Bouvard et Mathieu. Le 23 octobre 1 835, ayant appliqué mon nouvel appareil (la lunette polariscope) à l'observation de la comète de Halley, je vis sur le champ deux images qui offraient des teintes complémentaires, l'une rouge, la seconde verte. En faisant faire un demi-tour à la lunette sur elle-même, l'image rouge devenait verte, et réciproquement. Ainsi la lumière de l'astre n'était pas, en totalité du moins, composée de rayons doués des propriétés de la lumière directe, propre ou cussimilée : il s'y trouvait de la lumière réfléchie spéculairement ou polarisée, c'est-à-dire, définitivement, de la lumière venaut du Soleil. » Mais les résultats ainsi trouvés ne pouvaientils pas provenir de l'atmosphère terrestre? Pour s'en assurer, Arago pointa, dans sa première observation , la même lunette sur la Chèvre, et reconnut une parfaite égalité d'intensité dans les deux images de l'étoile. La lumière de l'atmosphère n'étant point polarisée, il devenait évident que la polarisation s'était effectuée à la surface de la matière de la comète.

Ces observations ont été depuis confirmées par un grand

POLAKISATION DES LUMIÈRES COMÉTAlJiES -273

nombre de savants : Chacornac à Paris , Honzoïii et Govi en Italie, Poey à la Havane, Liais au Brésil, ont trouvé que la lumière de la comète de Donati était polarisée, soit dans le noyau, soit dans les portions de la queue voisines du noyau. La condition que réclamait Brewster, afin d'enlever tous les doutes au sujet de la possibilité de la polarisation par réfraction dans l'atmosphère terrestre, a été remplie : le plan de polarisation passait par le Soleil, la comète et l'œil ; c'est ce qu'afBrme M. Poey. De sorte qu'une portion au moins de la lumière de cette comète était de la lumière solaire réfléchie. Le même fait a été constaté par M. Govi sur la comète de Marguerit.

Mais dans quelle mesure ce fait est-il vrai? Outre la lumière du Soleil, les comètes n'ont-elles pas un éclat, une lueur qui leur soit propre? C'est à l'analyse spectrale à répondre : nous allons bientôt voir si cette méthode d'observation, qui n'a pu être encore appliquée qu'à un petit nombre de comètes peu remarquables, est susceptible de fournir sur ce sujet quelques lumières. Auparavant, indiquons deux observations intéressantes faites en 1861 et en 1868 par le P. Secchi. La première eut lieu sur la grande comète à double queue de 1861. D'abord le noyau ne présenta aucune trace de polarisation, tandis que la lumière de la queue était fortement polarisée. Le 3 juillet, le noyau donnait des traces de polarisation : le P. Secchi en conclut que, les premiers jours, le noyau brillait d'une lumière propre, « peut-être, dit-il, à cause de l'incandescence à laquelle il avait été porté dans sa grande proximité au Soleil. » La seconde observation eut lieu en 1868 sur la comète de Winnecke : ayant examiné sa lumière à l'aide d'une lunette polariscope, le même observateur n'a trouvt aucune difi(érence sensible de couleur dans les images du

noyau ; tandis que, dans la lumière de l'auréole de la coin

±li LES COMETES

mète, il y avait une trace évidente de coloration complémentaire. « Ainsi) conclut-il, la lumière du noyau est de la lumière propre dans sa partie principale. »

On verra plus loin les observations relatives au même sujet, lesquelles ont été faites tout récemment sur la comète de 1874 ou de Coggia.

§ VI — Analyse spectrale de la lumière des comètes

Recherches de MM. Haggins, Secchi, Wolf et Rayet. — Spectres de diverses comètes : bandes brillantes sur un fonds lumineux continu. — Analyse de ia lumière de U comète de Coggia, en 1874. — Composition chimique des noyaux et des nébulosités.

On sait que les physiciens distinguent en trois ordres les spectres donnés par les sources de lumière, quand un faisceau lumineux émané de ces sources se trouve décomposé par son passage à travers un prisme ou un système de prismes.

Un spectre du premier ordre consiste dans une bande colorée continue, où Ton ne voit ni lignes sombres, ni bandes brillantes séparées par des intervalles obscurs : c'est le spectre solaire, dont les couleurs sont plus ou moins vives et rétendue plus ou moins grande, mais dépourvu des raies noires qui le caractérisent. Les solides ou les liquides incandescents produisent des spectres continus. Les spectres du second ordre sont ceux qui proviennent de sources de lumière constituées par des vapeurs ou des gaz incandescents ; ils sont formés d'un nombre plus ou moins grand de raies ou de bandes brillantes colorées, que séparent des intervalles obscurs : le nombre, la position et par suite les couleurs de ces raies ou bandes lumineuses sont caractéristiques de la substance gazeuse eu ignitiou ; chaque corps

ANALYSE S1»ECTOALE DE LA LUMlÈftE DES COMÈTES -275

chiiniquemeut simple, chaque composé devenu lumineux sans décomposition a un spectre qui lui est propre. A l'inspection des raies brillantes fournies par un gaz ou une vapeur incandescente, on peut donc connaître de quels éléments chimiques ils sont formés. Enfin, un spectre du troisième ordre est celui qui, comme le spectre de la lumière solaire, peut être regardé comme formé par un spectre continu silloimé de raies noires, plus ou moins fines, mais généralement beaucoup plus étroites que leurs intervalles lumineux. Ces raies sombres indiquent l'existence, en avant de la source de lumière qui donne le spectre continu , de vapeurs absorbantes : partout où existe une raie noire. Tonde lumineuse, dont la réfrangibilité est déterminée par la position même de la raie, se trouve éteinte. L'expérience a montré que les substances dont ces vapeurs sont formées ont la propriété d'intercepter les rayons lumineux de même réfrangibilité que ceux qu'elles émettent elles-mêmes à l'état d'incandescence. Par exemple, le sodium incandescent donne un spectre formé d'une raie lumineuse située dans le jaune et bien connue; d'autre part un charbon solide incandescent donne un spectre continu ; or, si la vapeur du sodium enveloppe le carbone, on verra dans son spectre une raie noire à la place môme de la raie jaune sodique. Ainsi un spectre du troisième ordre indique une lumière émanant d'un corps solide ou liquide incandescent, entouré lui-même d'une atmosphère de vapeurs absorbantes.

Après avoir rappelé ces données de spectroscopie, voyons quels sont les résultats obtenus jusqu'ici par les astronomes qui ont analysé par le prisme les lumières cométaires.

Donati a trouvé que le spectre de la comète de 1 864 était formé de trois raies brillantes. C'est la première observation de ce genre que nous connaissions. « Le spectre de cette

f7«; LES COMÈTES

lîoiiM'te, dit-il , res?<?mble aux spectres des métaux ; les parties oliscures sont plus larges que les parties plus lumineuses; on jMiut donc dire que c'est un spectre formé de trois lignes brillantes, w Dans cette obsenation très-simple se trouve à peu près résumé tout ce qu'on sait en fait d'analyse spectrale^ dans son application à la lumière des comètes. Le spiîctre formé de trois raies ou bandes lumineuses s'est retrouvé jusqu'ici dans toutes les comètes analysées. Seulement la réfrangibilité de ces bandes paraît varier d'uuc comète a l'autre, indiquant soit un état physique différent, soit une différence d'ailleurs peu sensible dans la composition chimique. Quelques autres particularités méritent d'être mentionnées ; nous allons les signaler successivement.

La comète 1860 I, découverte par Tempel, a été analysée par M. Uuggins et par le P. Secchi. Voici le résultat obtenu pur h» premier de ces observateurs : « La lumière émanée du noyau, dit-il, donne un spectre consistant en une raie brillante unique, tandis que le spectre formé parla lumière V(»nant de la chevelure est continu. Cette observation montre, «joutt» le savant astronome, que la lumière de la chevelure de cette comète diffèi'e de celle du petit noyau. Ce dernier t»st hnnineux par lui-même, et la matière dont il se compose est à Tétat de gaz en ignition. Comme on ne peut supposer (jue la chevelure consiste en une matière solide incandescente, le spectre continu de sa lumière est l'indice probable d*une nnitière éclairée simplement par la lumière solaire. »

L'astrt>nome i*oniain a distingué, dans la lumière de la même comète, tiH>is raies, dont l'une assez vive, celle du milieu et piH>bablement celle de M. Huggins, se trouvait dans le vert entiv les rait^s A et F de Fraunhofer; les deux autres raies, tivs-faibles, étaient Tune dans le rouge, l'autre du coté du violet. Outiv ces raies, il a vu un fond général le^Hvment ditlus.

ANALYSE SPECTRALE OE I.A 1.I1MIÈRR DES OOMlÏTRS -iTT

La comète 1867 II a donné un spectre pTObablcnieiit analogue, mais moins distinct. « Au spectroscope, dit M. Huggins, la lumière de la chevelure forme un spectre continu. U était impossible, à cause de la faiblesse du noyau, de distinguer avec certitude le spectre de sa lumière qui se projetait sur le large spectre de la chevelure. Néanmoins, j'ai soupçonné la présence de deux ou trois lignes brillantes, mais mon observation n'est pas certaine. »

La comète 1868 1 de Bror^ sen a montré au même observateur un spectre formé de trois bandes brillantes, se projetant sur un faible spectre continu. « Dans la bande du milieu , dit M. Huggins, je soupçonne deux lignes brillantes qui semblent plus courtes que la bande, et sont peut-être dues à la lumière du noyau. » Le P. Secclii a analysé à Rome la lumière de cette même comète,

dont le spectre lui a également p,^ 55 f^^^u isbs u , paru discontinu et formé de drï^w^Hu'^T^""'"'™" bandes lumineuses se détachant

sur un fond légèrement lumineux. La plus vive de ces bandes était située dans le vert, près de la raie i du magnésium. Une autre était visible dans le bleu au delà de la raie E, mais moins vive et plus vaporeuse. Ueuxautres raies se voyaient encore, l'une dans le jaune, l'autre à peine (lei"ceptible dans le rouge.. Cela fait en tout quatre bandes au lieu des trois aperçues par M. Huggins; mais la faiblesse de

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ANALYSE SPRlJUMi: DK LA LlîMIKRE DRS COMftTRS 47î)

est au delà de F, mais assez voisine de cette ligne. On peut voir, du reste, dans la figure 56, les deux spectres des comètes de Brorsen et de Winnecke, comparés au spectre du carbone obtenu en faisant jaillir Tétincelle d'induction dans le gaz oléfiant. C'est à M. W. Huggius qu'est due cette comparaison intéressante. Elle montre qu'il y a, à peu de chose près^ identité entre le spectre du gaz oléfiant (C*H*) et celui de la comète de Winnecke, tandis que le spectre de la comète de Brorsen est notablement différent, sinon par sa composition, du moins par la situation de ses bandes plus resserrées que les autres.

La comète I de 1870 a donné à MiM. Wolf et Rayet trois bandes brillantes semblables aux précédentes, se projetant sur un faible spectre continu. Même résultat, d'après Huggins, pour la comète 1871 I et pour la comète d'Encke, sauf que celle-ci ne donnait pas de spectre continu, ce que l'observateur attribue à la petitesse et au peu d'éclat du noyau.

Deux autres comètes ont été encore analysées de la même manière par MM. Wolf et Rayet. Voici les résultats obtenus par ces savants :

« La comète découverte à Marseille par M. Borelly, disent-ils, dans la nuit du 20 au 21 août (1873 III), présente la forme d'une nébulosité circulaire d'environ 2 minutes de diamètre, et offre en son centre un noyau assez brillant. Son spectre se compose d'un spectre continu, depuis le jaune jusque vers le violet, dû en partie à la lumière solaire réfléchie , et de deux bandes lumineuses , l'une dans le vert, l'autre dans le bleu. La bande verte est intense, nettement limitée vers le rouge, diffuse vers le violet. La bande bleue, dont l'éclat est environ la moitié de celui de la précédente, est aussi limitée vers le rouge et diflFuse vers le violet. Le spectre continu présente beaucoup plus

SW' I.ES mMÈTES

d'éclat que celui des comètes que nous avons précédemment étudiées et est beaucoup plus étroit. Peut-être est-il dû à un noyau solide. »

La même année, fut découverte à l'observatoire de Paris, par deux jeunes astronomes, MM. Paul et Prospep Henry, une comète (1873 IV) dont la lumière, étudiée à trois nuits d'intervalle, a fourni les spectres que représente la figure 57. Dans la nuit du 26 au 27 août, la comète avait la forme d'une nébulosité circulaire, avec nue condensatioQ de lumière très-vive en son centre : sa physionomie était celle

FiG. il. — Spectre de U comète 1873 IV (Hcnrj) ; 1" te 26 août; 3° le 39 loûl.

de Tamas stellaire d'Hercule vu dans un instrument dont le pouvoir optique serait insuffisant pour résoudre cet amas eu étoiles*. Le spectre était composé des trois bandes lumineuses ordinaires, avec cette circonstance que la ligne la plus brillante, celle du vert, avait une longueur double de celle des deux autres; pas de trace de spectre eontimi. Dans la nuit du 29 au 30, l'astre avait une queue assez large de 2S' de longueur, et l'éclat du noyau central s'était accru de la septième jusqu'à la sixième grandeur.

1 . La flgiire 33 (page 191) représente la comète Henry, (elle que la mollirait le lèleacope à l'époque des observations que nous rapportons ici.

ANALYSE SPECTRALE DE LA LUMIÈRE DES COMÈTES â8l

« La tête de la comète donnait toujours un spectre composé de trois bandes lumineuses, mais traversé, cette fois, par un très-faible spectre continu. L'éclat de Tastre ayant augmenté, l'observation spectrale a pu être faite avec une fente relativement étroite, et la bande du vert a pris alors une physionomie plus nette; sur une partie de sa longueur, elle était terminée, des deux côtés, en ligne droite, tout en restant toujours plus brillante du côté du rouge. L'éclat des lignes jaune et bleue avait également un "peu augmenté. »

Depuis le moment où nous avions écrit ces lignes, cinq comètes nouvelles ont été découvertes et observées dans le premier semestre de 1874 : la première, le 20 février, par M. Winnecke; la seconde, le 11 avril, par MM. Winnecke et Tcnipel; la troisième, la plus brillante et que tout le monde a pu voir à l'œil nu en juillet, a été trouvée à Marseille par M. Coggia le 17 avril; les deux autres ont été découvertes Tune par M. Borrelly, l'autre par M. Coggia. Mais c'est l'analyse spectrale de la seconde et de la troisième qui a fourni les résultats suivants :

« Le matin du 20 avril, dit le P. Secchi, la lumière de la comète (la seconde) était assez belle ; elle présentait un noyau nébuleux environné d'un éventail de nébulosité irrégulière. Le spectroscope simple, appliqué à la grande lunette de Merz, montra des traces de bandes ; mais la diffusion de l'objet ne permettant pas Tusage de cet instrument, on appliqua le spectroscope composé, en se servant toutefois, de la lunette; car la faiblesse était telle, qu'on n'apercevait rien de bien sûr. Alors, ayant ôté la lunette et regardant à Tœil simple, le spectre parut très-nettement formé de trois bandes très-bien séparées : une dans le vert bleu, une autre dans le vert et la troisième dans le

iH± I.KS COMÈTES

jaune vert. La première était la plus vive et la plus eteiidue; les deux autres, et surtout celle du milieu, étaient plus faibles. A première vue, j'ai jugé que ces bandes se trouvaient à la place des bandes des autres comètes ; mais je n'ai pu prendre de mesures rigoureuses. »

Le même astronome décrit ainsi ses observations spectroscopiques de la comète de Coggia : « Le 17 mai, j ai pu constater que le spectre était vraiment à bandes ; deox surtout étaient très-vives dans le vert et le vert jaune. Ayant éclairé le tube de la lunette devant la fente avec la lumière diffuse de différents gaz, les deux bandes brillantes principales furent trouvées correspondre aux bandes du spectre de Foxyde de carbone et de Tacide carbonique. La faiblesse de la lumière ne permit pas de reconnaître les autres bandes. »

La lumière de la même comète a été analysée par MM. Wolf et Rayet. « Le 19 mai, dit ce dernier, j'ai pu en faire, avec M. Wolf, une première observation spectroscopique un jveu complète. La comète avait près de 3 minutes de diamètre et une queue commençait à se développer. La lumière, analysée par le prisme, donnait un spectre continu depuis Torangé jusque vers le bleu (spectre du noyau solide), traversé par trois bandes brillantes (spectre de la nébulosité geizeuse); c'est le spectre bien connu des astres de cette espèce; mais il différait des spectres ordinaires par les dimensions et Téclat relatif des diverses parties. Ainsi, tandis que le spectre continu du noyau est en général large et diffus, il était, pour la comète de M. Coggia, très-étroit. D'un autre côté, les bandes lumineuses transversales, au lieu de s'estomper vers le côté le plus réfrangible, se terminaient, vers le rouge et vers le violet, par des lignes droites assez nettes ; le fait, surtout saillant pour la bande médiane la plus

ANALYSE SPECTHALE DE LA Ll\MIÈUE DES «lOMÈTES M\

longue et la plus lumineuse, ra'a beaucoup frappé, car c'est la première fois que je le constate. »

Une seconde observation, faite dans la nuit du 4 au 5 juin, a confirmé ce dernier fait : « Le spectre continu, dit M. Ray et, correspondant au noyau, est remarquablement étroit, presque aussi étroit que celui d'une étoile vue dans le même instrument; il rappelle le spectre d'une étoile de sixième grandeur, mais sans coloration vers les extrémités. Le spectre s'étend, de part et d'autre, au delà des trois bandes lumineuses. Le spectre à bandes est composé de trois lignes qui, par leur réfrangibilité , répondent au jaune, au vert et au bleu. La bande centrale est longue, très-lumineuse, et, lorsque la fente est convenablement étroite, elle se termine, vers le rouge et vers le violet, par des lignes droites tranchées; elle n'a donc rien conservé de cette apparence dégradée vers le violet que Ton rencontre dans le spectre des comètes télescopiques ordinaires Les bandes du jaune et du bleu ont un éclat

environ moitié de celui de la précédente; elles sont un peu diffuses vers les bords et se rapprochent du type ordinaire.

» Si, au lieu de porter la fente du spectroscope sur l'image focale du noyau, de manière à obtenir tout à la fois le spectre du noyau et celui de la nébulosité qui l'entoure, on place la fente de manière à couper l'image de la queue, on obtient un spectre qui offre les trois bandes brillantes, déjà décrites, sans trace de spectre continu et séparées les unes des autres par des intervalles obscurs. Dans la queue, il n'y a donc point de matière solide incandescente en quantité sensible. »

On trouvera plus loin (voyez à la page 289) d'autres détails sur l'analyse de la lumière de la comète de 1874. Ils nous sont parvenus trop tard pour être insérés ici, à la place

28i LES COMÈTES

qu'indiquait naturellement le sujet traité dans le présent paragraphe. Ces détails, du reste, ne font que confirmer les résultats obtenus par nos deux savants compatriotes.

Tels sont les résultats donnés jusqu'ici par l'analyse spectrale de la lumière cométaire. Ils sont importants par les conséquences qu'il est permis d'en tirer, dès à présent, sur la constitution physique et chimique de quelques-imes d'entre elles.

11 y a d'abord un fait commun à toutes les comètes dont la lumière a été analysée. Ce fait, c'est que leur spectre consiste principalement en un certain nombre de bandes lumineuses brillantes, séparées par d'assez larges intervalles obscurs. Le spectre continu, d'ailleurs très-faible, sur lequel se projetaient ces bcmdes, n'existait ou du moins n'était visible que pour quelques-unes d'entre elles; les comètes dont le noyau était très-faible, comme celui de la comète d'Encke, ou n'était pas encore assez lumineux (C. 1873 IV), n'ont pas donné de spectre continu. Il semble donc acquis que les bandes brillantes sont produites par la lumière des atmosphères ou des chevelures cométaires. De ses premières observations, M. Huggins tirait une conclusion opposée, mais cela tenait sans aucun doute à l'impossibilité où se trouvait alors le savant observateur de comparer les résultats trouvés à ceux des comètes analysées depuis.

Ainsi les comètes à noyaux, dont la lumière a pu être analysée par le prisme, seraient ainsi constituées :

Au centre de la nébulosité un noyau donnant un spectre continu. Cela indique-t-il nécessairement une matière liquide ou solide incandescente? On pourrait l'affirmer si la continuité de ce spectre pouvait être regardée conune entière; mais sa faiblesse est telle qu'il est difficile de dire si la lumière dont il brille est une lumière propre due à l'incandescence