LA PESANTEUR DANS LES ESPACES CELESTES

lieu, ijuo lombeiit loiis les corps; c'est dans le mémo sens qu'ils pressent l<^s obstacles qui leur servent d'appui, La pes^uiteiir parait donc agir de rinlérieur de la Terr^» ; et comme, à de petites distances, tontes les verticales seuiblont parallèles, ou pourrait croire qu'au lieu d'une l'oree unique, il en existe une inlinilé agissant toutes de la même façon. Mais il est facile de voir que cette dernière conclusion n'est pas rigoureuse.

En elFet, la pesanteur agit partout de la même manière. Dans tous les lieux, sous tontes les latitudes, à Téquateur, aux pAles, dans les régions moyennes, c'est toujours flans une direction perpendiculaire à riiorizou qu'elle Fait sentir son influence. Pour savoir en quel point de 1 intérieur de notre globe cette acliou multiple est concentrée, il faut donc chercher si toules les verlicales ont un réel point de concours.

Prenons un ([ueiconque des méridiens de la sphère qui constitue notre planète. Chaque élément du cercle qui le forme indique un horizon, et la ligne perpendiculaire à cet élément,

ou si l'on veut la vertica/e du

lieu, n'est autre chose qu'un des rayons de la circonférence, c'est-à-dire une ligne aboutissant au centre même de la sphère. Ainsi, toutes ces verticales telles que AZ, en apparence parallèles lorsque Ton considère les plus voisines, sont en réalité convergentes; elles la dirigent vers le centre C de se Terre (fîg. 2).

Ce n'est la qu'une première approximation : la Terre n'étant pas rigoiu'eu sèment sphérique, mais aplatie aux deux pôles et renflée tout autour de sa circonférence équatoriale, les verticales ties diverses latitudes ne concourent pas exaclemeiit au même point. Nous terrons même qu'outre cette cause de déviation, il existe des

J'ig. 2. — Concou ft lies Terlîeales vers te ce a Ire de là Terrt?,

irrégularités locales qui rendent très-complexe la détermination du véritable centre d'action de la pesanteur. Mais au point de vue qui nous occupe, ces déviations diverses n'ont aucune importance. Enregistrons donc ce premier résultat fondamental :

Tous les corps pesants tendent vers le centre de la Terre. La pesanteur agit sur eux, comme une force unique concentrée en ce point.

C'est une loi qui ne souffre aucune exception. Qu'il s'agisse des corps placés à la surface ou à une hauteur quelconque dans l'atmosphère, ou bien encore à l'intérieur de l'écorce terrestre, dans lés puits de mine les plus profonds, toujours l'observation en confirme l'exactitude.

Cette convergence vers un même point de tous les mouve ments des corps qui tombent, est en contradiction avec un préjugé populaire encore plus répandu qu'on ne pense. Bien des gens, quand on leur dit que la Terre est ronde et qu'elle est habitée sur tous les points de sa surface, ne peuvent se faire à l'idée qu'on puisse se tenir les pieds en hauty la tête en baSj et que tous les corps matériels solides ou liquides puissent rester en équilibre à nos antipodes. En y réfléchissant un peu, ils verront bientôt que l'idée de haut et de bas est toute relative, que, sur une sphère libre dans l'espace, chacpie élément de la surface est au même titre horizontal, et que la tendance de tous les corps vers le centre de la sphère explique à merveille l'état d'équilibre, en quelque point de la surface qu'ils soient placés.

Mais d'où vient cette force centrale? Est-ce une propriété occulte, indépendante de la matière.^ La Terre seule jouit elle de celte mystérieuse puissance?

Ces importantes questions restaient encore sans réponse il y a deux siècles. C'est alors que les expériences de Galilée sur la chute des corps graves, les spéculations profondes de Huygens sur les principes de la mécanique permirent au génie de Newton d'identifier la cause qui produit les phénomènes

LA PESANTEUR DANS LES ESPACES CELESTES. Il de pesanteur à la surface de la Terre, avec celle qui, dans l'univers eutier, retient tous les astres dans leurs orbites. La pesanteur est un cas particulier de la Gravitation universelle. En vertu de cette force, deux molécules quelconques de matière gravitent Tune vers l'autre, c'est-à-dire ont une tendance mutuelle à se réunir, qui dépend de leurs masses respectives et de leur distance. Voici quelle est la loi de cette dépendance :

Si Ton prend pour unité la force qui sollicite Tune vers l'autre deux masses égales situées à l'unité de distance. Tune des masses venant à doubler, la force sera elle-même doublée; si Tautre masse est remplacée par une masse trois fois plus grande, la force sera de nouveau triplée, et par conséquent deviendra six fois plus forte qu'à Torigine.

Si maintenant, les masses restant les mêmes, c'est la distance qui change, devenant, par exemple, deux fois, trois fois, quatre fois moindre, la force de gravitation sera quatre fois, neuf fois, seize fois plus considérable.

Ainsi , l'attraction ou la gravitation — nous emploierons ce dernier terme de préférence, parce qu'il ne suppose rien sur l'essence inconnue de la force — est proportionnelle au produit des masses, et varie en raison inverse du carré* de leurs distances.

Tel est le principe fondamental dont les phénomènes de la pesanteur sont autant de manifestations particulières. Ce n'était pas chose facile que d'en déduire toutes les conséquences, de calculer les actions réciproques de toutes les petites masses composant la masse entière de la Terre, et l'effet résultant de toutes ces actions combinées. Newton, (»t après lui, les grands géomètres (jui ont dévelo|)pé ses idées, d'Alembcrt, Euler, Maclaurin, Lagrange, Laplace, se sont voués à cette tache. Us ont démontré qu'une masse sphé-

1. Le eaiTé d'un nombre est, comme on voit, le produit de la miiltiplicalion de ce nombre par lui-même : 9 est le carré de 3; 100, le carré de 10; 1 000 OOU, le carré de 1000, etc.

rique de matière homogène agit sur un point extérieur, de la même façon que si toute la matière était réunie en son centre. 11 en est de même d'une couche sphérique homogène, et par conséquent d'une série de couches de même forme, dont la densité irait en croissant suivant une loi quelconque.

Tel est précisément le cas de la Terre; et Ton s'explique alors comment la direction de la pesanteur est partout celle de la verticale à la surface, ou de la ligne qui joint le corps pesant au centre du globe.

Pour un corps situé à l'intérieur, il se trouve attiré par toutes les couches qui se trouvent au-dessous de lui, mais les actions des molécules qui forment les couches extérieures s'entre-détruisent, de sorte que Tintensité de la pesanteur doit aller en diminuant de la surface au centre *. Pareillement, cette intensité va diminuant pour les corps extérieurs à sa surface, à mesure que leur distance à la Terre augmente.

Ainsi donc, la source de la pesanteur à la surface de notre globe, est dans la matière tout entière qui le compose. 11 n'est pas une seule molécule, si petite soit-elle, qui n'ait sa part dans l'action générale. Disons plus : lorsqu'une pierre tombe, en même temps qu'elle subit Tinfluence de la masse du globe terrestre, elle-même agit sur ce dernier par sa propre masse : les deux corps se réunissent en gravitant l'un vers l'autre. Seulement, le mouvement de la pierre est seul sensible, sa masse étant pour ainsi dire nulle, comparée à celle de la Terre.

Nous avons dit que la gravitation est universelle. Non-seulement, en effet, elle régit tous les phénomènes de la pesanteur terrestre, mais elle étend son empire jusque dans les

1 . En réalité, l'intensité de la pesanteur va d'abord en augmentant , de la surface à une distance du centre qu'on évalue à peu près aux 7 dixièmes du rayon ; elle diminue ensuite jusqu'au centre. Ces variations proviennent de ce fait , que les couches concentriques dont notre globe est formé ne sont pas homogènes : leur densité croît de la surface au centre , et la densité des cou ches superficielles est moindre que les 2/3 de la densité moyenne. Ces résultats ont été déduits des observations du pendule dont nous parlerons plus loin.

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Nous avons chenrbê aîHe-ir?" à -ionner 'iine idée Je c^fs magnifiques [-r^riMêmes J02* là s*:-lu::va est Ir inoz::«he Je îa science. Rappelons seu]eme:it ;ci Jrux î^nLvî^.iiies seiisiMes de l'existence Je la pesanteur Jans les es^ioes célestes. Les maKt^. ces oscillations jiéri*>iiqT2es Cxf la m^r, s.«Lt jr^.-iûiîes par l'action des masses Je la Lune et J-i ScO^il: eî les St^^ix*liihes. ces corjts célestes en mînlsîure •jui vieillit iiî piirfoîs heurter notre |danète. m\*nîrent que raoti-'a Je la j*^^sdJiîeur terrestre est ca^ialJe Je Jétôuiner Jes masses ext^ritiires Je leurs orbites.

Les recherches les plus ré^ent-s en a>*r.:'i::îii:e st-'/.sire prouvent enfin que la même forve prv>iJi' ai3x mouvi-in» Lts des astres les plus éloismés Je nous. Les r-t-.-îli'S 3i«ubîes s«jnt Jes systèmes Je s^Jeils. situés à Je j'ivJi^it'iîses Ji^:\n:es «îî notre monde et tournant les uns autour Jt-s auti-es : eb M^-u. là encore, il parait certain que leui-s mouvements iwijiix^qut-s s'effectuent suivant les lois mêmes qui piésiJf nt à c^-^ux Jes planètes, lois qui sciUt une o.inséquon^e liiK'ctv Je la ::ravitation , c'crst-à-dire de la j»esanteur.

1. Lt fie/, notions aastronosii* i 1 -SL-r-e ir^ jf-- iu n.ni- r: ur ia >'ùnesse.