CHAPITRE II

COMMENT LE 5PECTR0SC0PE PEUT SERVIR A DETERMISER LES 3IOL"A-E3IENTS STELLAIRES.

Beaucoup de spectroscopistes éminents pensent que les mesures spectrales peuvent nous donner un moyen trèsprécis de reconnaître même les mouvements absolus dans la direction du rayon visuel. Comme c'est là un point trèsdélicat, nous croyons nécessaire d'exposer la chose en toute impartialité.

A la lin de l'année 1842, Doppler fit remarquer que, si une étoile avait un mouvement propre quelconque, elle devait changer de couleur. En effet, on sait que les mouvements vibratoires se propagent avec une vitesse um'forme dans l'espace libre; donc, si le corps vibrant est fixe et si la durée de sa vibration est constante, l'ébranlement moyen est réparti en un grand nombre de zones appelées ondes y toutes d'égale longueur, et l'onde peut se définir c l'espace porcouru par le mouvement ondulatoire durant le temps d'une vibration de la molécule. » Mais si la molécule vibrante est en mouvement vers l'observateur (toujours suivant Doppler), les ondes se trouveront raccourcies, par rapport à ce

qu'elles étaient quand la molécule était en repos, car on devra retrancher de leur longueur primitive l'espace parcouru par la molécule pendant la vibration. Vice versa, si la molécule s'éloigne, les ondes s'allongeront de la même quantité. S'il s'agit du son, la hauteur (jntch en anglais, tono en italien) montera dans le premier cas et descendra dans le second. Il en sera de même si l'observateur s'approche ou s'éloigne de l'origine du mouvement vibratoire. Pour le son, ces variations ont été démontrées expérimentalement par M. Fizeau, et chacun peut le vérifier en observant le sifflet d'une locomotive, dont le son change notablement de hauteur suivant qu'elle s'approche ou s'éloigne, quand le train passe devant l'observateur. Telle est la théorie de Doppler, admise par beaucoup de savants. Les objections n'ont pourtant pas fait défaut : quelques-uns ont admis seulement l'influence du mouvement de l'observateur et nient celle du mouvement du point vibrant, surtout pour la lumière dont les vibrations sont transversales, bien qu'ils l'admettent pour le son, où elles sont longitudinales i.

1. A cette théorie, et surtout à sa première partie, on peut rationnellement opposer ce qui suit. Aussitôt après la première vibration qui sera raccourcie (le fait est exact), la vibration suivante, née de la première, parcourra, dans le temps 0 de la vibration moléculaire, l'espace qui est déterminé d'après la vitesse de propagation propre à l'élasticité du milieu, sans ressentir l'influence du raccourcissement éprouvé parla première. En effet, par la définition même de l'onde, si, dans le temps 0 de l'oscillation moléculaire, le centre vibrant se déplace de -\-u dans le sens de l'œil, en appelant s l'espace que parcourt la transmission du mouvement vibratoire pendant le même temps 0, la longueur de la premièi'e onde sera o-w, c'est évident; mais il ne s'ensuit pas que les autres ondes qui prennent successivement naissance dans le milieu doivent être raccourcies, parce que, dans le temps 0 où se fait la seconde vibration, bien qu'elle n'eut aussi qu'une longueur i-w, rien n'empêche que l'onde primitive, librement formée dans le milieu fluide, ne parcoure son espace «y, et par conséquent ne conserve sa longueur normale, due uniquement à l'élasticité du milieu et non à l'impulsion de la molécule vibrante. Alors la translation du centre vibrant n'aurait aucune influence sur la longueur des ondes qui se forment successive-

LE SPECTROSCOPE ET LES MOUVEiMENTS STELLAIRES 43

Ce principe une fois établi, Doppler en déduisait que, pour le mouvement des étoiles, il devait en être de même. Si donc, par suite de la combinaison des mouvements, l'onde se raccourcissait, l'étoile avait perdu de la lumière rouge, par exemple, changée en orangé ou en jaune; en s'éloignant elle devait perdre le violet qui serait devenu bleu ou vert. De là un changement général de couleur de l'étoile.

ment, aussi longtemps au moins que le mouvement de la molécule vibrante n'aura pas une plus grande vitesse de propagation que la vitesse des oudes dans le milieu de transmission, comme il arrive dan^ l'onde isolée qui se forme à la proue des navires. On voit ainsi qu'eu définissant l'onde, comme nous l'avons fait, h l'espace parcouru par le mouvement vibratoire dans le milimi pendant la durée de la vibralion moléculaire », on ne doit pas véritier la variation de la longueur d'onde, ni le déplacement des raies.

Cela se comprend mieux en supposant que la molécule s'arrête après avoir fini la première ondulation, parce que toutes les ondes qui naîtront de la première parcourront nécessairement un espace a dans le temps 0.

Toutefois, il est évident que si le centre vibrant se déplace, les origines des ondes varieront, et que l'une chassera l'autre suivant une loi différente de celle qui régirait le phénomène si le centre vibrant restait immobile. On comprendra ce qui doit arriver, en examinant ce qui arriverait si la molécule cheminant ne pouvait ébranler l'éther que sur une onde et pas sur l'autre ; dans ce cas, les ondes ne varieraient pas de longueur, mais elles se succéderaient comme le font celles qui naissent dans un système de plusieurs points dont l'un est éloigné de l'autre de l'intervalle &> (espace parcouru par le mobile) ; or, ces ondes se superposent et se composent, mais ne se raccourcissent pas dans l'espace. Si le mobile s'éloigne, l'onde sera déplacée en entier, mais non allongée. Il s'ensuit encore que la forme de l'onde sera changée pur le mouvement du point vibrant, et la courbe de ses ordonnées très altérée, parce que, dans une plias?, la vitesse moléculaire et la vitesse de la translation s'ajoutent, tandis qu'elles se l'etranchent dans l'autre .Mais cette modification est chose bien distincte de l'allongement ou du raccourcissement de l'onde.

La question est donc réduite à savoir si ces oncles qui s'enchevêtrent successivement, ayant leur origine en des points différents de l'espace et sur lesquelles arrive la seconde avant que la première soit développée, si, dis-je, cette combinaison peut équivaloir ou non, comme effet optique, à un raccourcissement de l'onde dans le milieu où elles se propagent.

Le mouvement de l'observateur doit produire l'effet d'un allongement ou d'un raccourcissement dans l'onde par ce fait que, dans le même temps, il reçoit plus ou moins de pulsations, suivant qu'il s'approche ou s'éloigne du centre vibrant. Telle est, si nous ne faisons erreur, l'objection opposée à la théor e ordinaire [jar M. Van der Willingeu. N0..3 ignorons si elle a été clairement réfutée.

Nous avons fait observer ', ainsi que d'autres astronomes, que cette conclusion n'est pas rationnelle, car, puisqu'il y a des rayons obscurs invisibles au delà du rouge et du violet. ils auraient pris, au changement de l'onde, les teintes mêmes cjui auraient dû disparaître respectivement du côté du rouge ou du violet, en sorte que la couleur générale ne serait pas modifiée. Nous ajouterons que ce mouvement aurait pu se reconnaître au spectroscope. En effet, si le jaune, par exemple, par suite de ce mouvement, était devenu vert, cette modification n'aurait pu déplacer relativement au spectre les lignes noires de Fraunhofer pour le magnésium ou pour le sodium, et remplacer les rayons manquants dans les raies h et D; en sorte que toutes les ondes raccourcies, même celles du inogiiésium et du sodium, se seraient raccourcies en changeant de réfrangibilité, et, par suite, ne seraient plus à la place occupée par le magnésium ou le sodium quand on les brûle sur notre globe; ces raies seraient déplacées dans l'étoile par rapport à nos métaux, dans un sens ou un autre ; et si l'étoile s'approchait de nous , elles auraient marché vers le violet, si l'astre s'éloignait vers le rouge. Ce que nous disions pour le sodium peut se dire pour l'hydrogène et les autres substances chimiques que nous pouvons comparer avec les étoiles. Nous avons essayé de vérifier ce phénomène par l'expérience , mais les instruments dont nous disposions étaient trop grossiers pour cela. Pour donner une idée de la difficulté de l'expérience, nous faisons observer que, pour faire raccourcir l'onde de 40,03 millionièmes de millimètre et pour obtenir que la raie E passât à la raie F, l'étoile devait avoir une vitesse de 32,000 kilomètres par seconde, chose fort improbable. Mais les spec-

1. Voir Comptes-Rendus, 2 mars 1863, et Bulletin niétéor. du Collcrje romain, 31 juillet 1863.