THÉORIE DES PHÉNOMÈNES COMETAIUES

inhérente aux rayons soiaîres, en avait discuté toutes les conséquences en les comparant aux faits. Il engagea M. Roche à l'introduire dans son analyse, ce que fit ce dernier. Nous verrons plus loin comment M. Faye définit la force en question. Bornons -nous à dire ici que, sous rinfluencede cette force, «la figure des couches de niveau cesse d'être symétrique par rapport au noyau cométaire. La surface libre, convexe et légèrement aplatie du côté du Soleil, se termine à l'extrémité opposée par un sommet conique. Les surfaces de ni veau intérieures enveloppent le noyau de toute part ; mais les surfaces

FiG. 68. — Développement des queues cométaircs^ dans l'Iiypothèfc d'une Torce

répulsive intense. Théorie de M. Roche.

extérieures, fermées vers le Soleil, s'ouvrent à l'opposite, au voisinage du point saillant A (fig. 68) pour s'étendre en nappes indéfinies. C'est par cette unique ouverture que

FiG. 69. — Développement des queues cométaires, dans l'hypothèse d'une force

répulsÎTe faible. Théorie de M. Roche.

s'échappe, en arrière du noyau, le fluide cométaire en excès. Ainsi, vers le Soleil, des couches régulièrement superposées en forme d'enveloppes ; de l'autre côté, ces couches traversées et comme rompues par l'émission du sommet A, origine

\m I.KS <:OMÈTES

d'une queue opposée au Soleil; tel est l'aspect que doit offrir une eomèle dans les nouvelles conditions où nous l'avons placée. »

Du reste la figure varie, si Ion fait varier Tintensité de la force répulsive, selon la nature des molécules sur lesquelles elle agil. De la des formes différentes qui peuvent coexister dans une mêmeconu>te. Les trois figures théoriques que nous donnons correspondent, la première (fig. 67) à une force réj)ulsive nulle, la seconde (fig. 08) à une force répulsive qui agit surtout le fluide avec une grande intensité. La troisième (fig. 69) suppose que la force en question est extrêmemeut faihle. La (|ueue dirigée vers le Soleil existe alors, mais sous forme d'une aigrette très-peu allongée , qui est bientôt refoulée pour aller se joindre à la queue opposée.

M. Roche examine aloi»s en détail quelques-uns des faits d'observation que nous avons décrits, et il montre qu'ils trouvent dans sa théorie une explication logique : les enveloppes successives formées par les vapeurs que Tinfluence de la chaleur solaire élève du noyau , les émissions antérieures sous forme d'aigrettes recourbées, la forme générale de la queue généralement jdus brillante sur les bords extérieurs où s'accumulent les matières repoussées, le secteur obscur qu'on voit à l'arrière du noyau..., etc.

H y sans doute dans la même comète, ou d'une comète à l'autre, des complications d'aspect qui demandent une étude particulière. Elles "peuvent tenir à la constitution propre de l'astre , mais elles doivent être aussi souvent produites par les changements dans la position relative de la comète observée et de la Terre; en ce cas, ce ne sont que des effets de perspective.

Cette théorie de M. Roche a reçu l'adhésion des astronomes français et étrangers. Et, en effet, elle a un grand mérite à nos yeux : elle est plus qu'une simple hypothèse

THKORIE DES PIIÉXOMKNES COMÉTAIRES lYM

no s'appuyant que sur des principes hors de contestation en astronomie, ne se basant que sur l'action de forces connues, la gravitation et la chaleur solaire, et ne faisant intervenir une force nouvelle, la force répulsive, qu'en laissant tout à fait indéterminée son origine et sa nature. Les seules hypothèses admises par M. Roche sont relatives, d'imo part, au mode d'action de la force répulsive qu'il regarde comme proportionnelle à la densité de la matière soumise à son influence et en raison inverse du carré du rayon vecteur, et, d'autre part, à un fait sur lequel paraissent d'accord tous les astronomes contemporains : j'entends l'extrême ténuité de la matière cométaire dans les parties de la nébulosité détachées du noyau. « Cette ténuité, dit-il, est si grande qu'elle surpasse tout ce qu'on peut imaginer, et rend les nébulosités cométaires comparables au milieu qui occupe le vide des machines pneumatiques. La répulsion que la comète semble éprouver de la part du So1(mI serait donc une conséquence de ce singulier état de la matière sur lequel la physique ne possède pas, jusqu'à présent, de données certaines * . »

1. « A un autre point de vue, ajoute M. Hoche, Tctude d'une substance réduite à cet état d'extrCnie dilatation n'aurait pas moins d'importance. En o(1et, comme Va judicieusement remarqué M. Radau, « la matière des queues des comètes est tellement disséminée et raréfiée, qu'il faut renoncer à exprimer sa densité en chiffres. Cette extrême division de la matière n'est pas si extraordinaire qu'on pourrait le croire ; elle est comparable à la densité de la matière cosmique, dont la concentration a donné naissance, selon Laplace, aux planètes et à leurs satellites. Concevons que la Terre soit dilatée seulement jusqu'à la Lune ; elle serait tellement raréfiée qu'elle deviendrait cinquante fois moins dense que l'air ordinaire ; et si le Soleil se dilatait jusqu'à l'orbite terrestre, sa den^ilé ne serait plus que les 16 millionièmes de l'air atmosphérique. » C'est donc un milieu analogue sous ce rapport aux queues cométaires qui a constitué l'atmosphère du Soleil pendant la période de sa condensation ; les propriétés encore inconnues de ce milieu nous éclaireraient sans doute sur l'état primitif du système solaire. »

Ce n'est pas seulement à l'orbite terrestre qu'il faudrait supposer dilatée la matière du Soleil et des planètes pour reconstituer la nébuleuse solaire primilive : c'est au minimum jusqu'à l'orbile de Neptune. En supposant une

XM LKS COMÈTKS

§ VII — La force nÉPiiLsivE, force physique réelle

Théorie do M. Faye. — Dénoition rigoureuse de la r«^puliion iobéreutc à U radiation solaire. — Son intensité faric avec les surfaces des deuv corps; elle décroît en raisnn inveriic du carré des distances. — Sa propagation nVst point instantanée. — Discussion et accord des faits. — Expériences relatives à la conslalation c!e la force répuhive.

On a vu plus haut que c'est à rinstigation de M. Fayc qw M. MocliC a iutroduity dans ses reelicrehcs analytiques sur les phénomènes cométaires, l'hypothèse d'une force répulsive qui l'a, en effet, conduit à des résultats plus conformes aux ohservations. Mais c'est toujours plutôt en géomètre <pi'en astronome physicien que la question a été traitée par ee dernier savant. M. Faye au contraire a surtout considéré le eoté physique du problème. En présence des théories précédemment élaborées et dont nous avons donné un résumé, il a voulu faire un choix ; et la discussion approfondie à lu({neUe il s'est liviv, la comparaison qu'il a faite des observations et des hypothèses, l'ont amené à se prononcer en faveur d'une force répulsive réelle, pi-opre aux rayons solaires, celle qui est la base de la théorie connue sous le nom de théorie de Kepler, à laquelle Euler et Laplaoe notamment ont donné leur adhésion.

A l'époque où M. Faye a exposé ses vues, deux grandes comètes, celle de 1 838ou de Donati et celle de 1 86 1 , venaient de faire leur appaintion ; ces deux astres avaient été l'objet de nombiH}uses études télescopiques, et il fallait donner une

^ph^ro homogène de ce ra>on remplie de cette maUère, od trouve pour sa densité rapportée à celle de 1 eau le nombre 0, 000 000 000 00529, un peu plus tVuH iltmi cfnf'bUliunirme de la densité de Teau ; c'est une densité dcu\ ccnl cinquante millions de foi^ moindre que celle de l'air almospliêrîque !

TIIÉOIUE DE LA FOKCE RÉPULSIVE RÉELLE \m

explication des phénomènes physiques que des observations très-dttaillées avaient suivis pour ainsi dire jour par jour en Europe et en Amérique. D'antre part, il fallait expliquer aussi un phénomène d'un autre ordre, mais d'une importance non moindre, celui de l'accélération du mouvement reconnu dans les comètes périodiques d'Encke et de Paye.

Encke, comme nous le verrons bientôt, s'était prononcé pour l'hypothèse d'un milieu résistant : telle était, suivant lui, la cause de l'accélération reconnue. C'est aussi, comme on l'a vu, à la résistance d'un milieu interplanétaire que Newton attribuait la formation des queues. Ainsi se liaient deux ordres différents de phénomènes. Or M. Paye, dans Thypothèse d'une force répulsive, va trouver aussi précisément la cause de ces deux séries de faits, la formation et le développement des aigrettes et des queues, l'accélération du mouvement de quelques comèles.

Voyons d'abord comment il définit la force répulsive.

C'est un point capital qui avait été laissé jusqu'alors dans le vague par les partisans de cette théorie : on supposait une impulsion aux rayons solaires, et voilà tout. Citons M. Faye lui-même :

« Force répulsive née de la chaleur. C'est par elle que la chaleur produit des effets mécaniques. Elle dépend de lu surface et non de la masse du corps incandescent. Son action sur un corps est en raison de la surface de ce corps et non de sa masse. Elle ne se propage pas instantanément comme la force attractive de Newton. Elle n'agit pas à travers la matière comme l'attraction. On admet provisoirement que son intensité décroît en raison inverse du carré de la distance, et que sa vitesse de propagation est celle des rayons de lumière ou de chaleur. »

Maintenant, comment l'existence d'une telle force étant admise, M. Faye en fait-il découler la théorie des phéno-

mènes coroétaires? Comiuent en résulte-t-il la formation des queues simples ou multiples, leur courbure, leur direction , la naissance des secteurs lumineux ou obscurs, le dégagement des enveloppes plus ou moins paraboliques? Sur tous ces points, M. Faye donne les explications suivantes, dont il trouve la confirmation eu suivant point par point les observations des dernières et des plus brillantes comètes apparues.

« L'action de la force répulsive sur un corps en mouvement autour d!i Soleil ne coïncide pas avec le rayon vecteur, mais elle s'exerce toujours dans le plan de l'orbite, en sorte que la figure qu'elle tend à imprimer à un corps primitivement spliérique, tel que celui d'une comète très-éloignéc du Soleil, doit être symétrique par rapport à ce plan, et ce résultat ne saurait être changé , ni par l'attraction solaire, ni par celle du noyau, ni par le progrès de la déformation elle-même. En second lieu, l'action de cette force étant en raison des surfaces, les effets produits dépendent de la densité des matières dont la comète est composée ; il s'ensuit que, sauf le cas évidemment particulier où ces matériaux seraient complètement homogènes, il doit se former plusieurs queues, car celles-ci résultent d'une sorte de triage purement mécanique, opéré par la force répulsive. Mais les axes de ces queues multiples, d'autant plus longues qu'elles sont moins recourbées, doivent toujours être situées dans le plan de l'orbite comme dans le cas d'une queue unique.

» D'après la génération mécanique de ces appendices dont la matière se trouve à un état de division, de ténuité et d'indépendance moléculaire dont il est difficile de se faire une idée, chaque queue, dans sa partie régulière, doit oflïnr une courbure simple en arrière du mouvement du noyau ; cette courbure , faible pour les matières les plus légères spécifiquement, est plus forte pour les matières plus denses. Cha-

THEORIE UE LA FORiJE REPULSIVE REELLE 335

cuue dt; ces queues est, à rorigine, tangente au rayon vecteur, ou plutôt présente une légère inclinaison sur ce rayon....

» Quant à la forme propre d'une queue quelconque, il faut la regarder comme Tenveloppe des matières de même densité qui abandonnent successivement la tête de la comète, sous la triple influence de la force répulsive, de l'attraction solaire et de la vitesse générale, à laquelle il faut joindre encore, comme Ta fait Bessel, la faible vitesse propre à Témis-. sion nucléale. Si, à un instant donné, on considère Tensemble des molécules ainsi chassées de Tétroite sphère d'attraction de la comète, on les trouvera principalement distribuées sur le pourtour d'une section à peu près circulaire de la nébulosité ; et si Ton suit cette même série de molécules pendant les instants suivants, on verra que, par Teffet de leurs mouvements sur des trajectoires indépendantes dont on peut assigner la nature, elles doivent occuper des aires de plus en plus grandes, la section allant en s'allongeant dans le sens du plan de Torbite, tandis que le diamètre transversal croît en raison bien moindre. Ainsi les queues s'étaleront principalement dans le plan de l'orbite, surtout les queues les plus recourbées ; mais, en les regardant par la tranche, elles paraîtront droites, sous forme d'une bande étroite, également nette sur les deux bords , plus brillantes aux bords qu'au milieu; ces deux bords seront presq!ie parallèles, ou du moins peu divergents, à moins que l'observateur ne se trouve très-voisin d'une partie de la queue.... S'il y a plusieurs queues, elles paraîtront toutes projetées les unes sur les autres au moment où la Terre traversera le plan de l'orbite, et comme elles sont loin d'être opaques, on verra les queues les plus étroites se dessiner au milieu de la bande la plus large ou la plus voisine de l'observateur. 11 faut évidemment que la Terre ait dépassé notablement le plan de

2M\ I^ËS COMMITES

Torbitc pour qu'on commence à distinguer ces queues une à une. »

Voilà comment M. Faye rend compte de la naissance et du développement des queues, ainsi que des apparences variées présentées par les observations des appendices cométaires. Dans son ensemble, cette théorie est certainement satisfaisante, mais nous n'oserions affirmer que, devant les faits si complexes et si multiples dont nous avons donné une description détaillée, il n'y ait pas lieu de ffiûre des réserves et même de formuler des objections. Pour n'en donner qu'un exemple, nous ne voyons pas trop comment AI. Faye expliquerait l'apparence de la queue multiple en éventail que la grande comète de 1861 a présentée le 30 juin, jour où la Terre est passée précisément dans le plan de l'orbite. Dans cette situation, les queues multiples devaient se montrer projetées les unes sur les autres comme on l'a vu plus haut. Mais ce sont là des difficultés de détail, provenant sans doute de la complexité réelle des phénomènes aggravée encore par les effets de perspective.

Quant aux émissions du noyau, aux secteui's en aigrettes, aux enveloppes lumineuses, elles s'expliquent par la seule considération des forces attractives, jointes à l'influence croissante des radiations solaires calorifiques. Sous ce rapport, M. Faye s'en réfère à M. Roche, et considère les figures théoriques données par ce savant comme la représentation, aussi fidèle que possible, des phénomènes réels.

« Ainsi la figure d'une comète , dit-il en terminant, aussi bien celle de la tête que de la partie bien plus éteadue de son appendice caudal , n'est que le résultat de l'action purement mécanique de deux forces : Tattraction newtonienne et la répulsion née de la chaleur. L'attraction est exercée par les masses du Soleil et de la comète; la