HISTORIQUE
Polarisalion de la Lune. — Les premiers travaux sur la polarisation des corps célestes remontent à plus d’un siècle ; ils portèrent d’abord sur la Lune, en raison de son grand diamètre apparent.
En 1811, Arago effectua huit observations sur ce satellite avec son polariscope constitué par un prisme biréfringent précédé d’une lame parallèle en quartz. Il trouva une polarisation plus forte sur les mers que sur les terres et passant par un maximum vers le premier quartier pour devenir insensible trois ou quatre jours avant l'opposition (1). Il expliquait les variations de la polarisation suivant l’âge de la Lune et suivant la teinte du sol en admettant que cet astre est entouré d’une atmosphère semblable à la nôtre et «réfléchissant la lumière ».
Ces observations furent confirmées en 1859, puis précisées et complétées, en 1860, par Secchi.
Nous lui devons les remarques suivantes (?) :
Le plan de polarisation est celui de la réflexion et la proportion de lumière polarisée est presque indépendante des inclinaisons variées de la surface, «on trouve seulement une petite différence entre le bord éclairé et la portion qui est près du bord de l’ombre».
Secchi abandonne l'hypothèse d'une atmosphère lunaire et attribue les polarisations observées au sol même de la Lune. Ce sol aurait une surface miroitante «dans laquelle on trouvera toujours un petit plan convenablement incliné pour renvoyer une même proportion de lumière polarisée sous l'angle général de réflexion des rayons».
Les travaux qui suivirent ont eu pour objet de déterminer la nature des roches dont ce sol est constitué.
En 1877, Lord Rosse étudia, avec un polarimètre différant peu de celui d'Arago, les variations de la polarisation sur diverses parties de la surface lunaire,
(2) Araco, Œuvres, t. 10, p. 564. Astronomie populaire, t. 3, p. 465. (2) Seccur. Monthly notices, t. 19, 1859, p. 290. Astronomische Na’hrich'en, t. 52, 1860, p. 92,
afin d'obtenir l’angle pour lequel cette polarisation est maximum et de comparer à celui de matières volcaniques vitreuses.
D’après les chiffres qu’il a publiés (1), la proportion de lumière polarisée de la mer des Crises passe par un maximum lorsque la Lune est à 88 du Soleil ; elle atteint alors 12 p. 100. Après le premier quartier, elle décroît d’abord très rapidement, ensuite plus lentement, pour devenir insensible au voisinage de la pleine Lune.
Il ne tira aucune conclusion de ces résultats parce qu'il manquait de données
relatives à des roches terrestres. |
En 1889, Landerer (?) chercha à résoudre le même problème avec un photopolarimètre de Cornu, en étudiant, au lieu d’un point déterminé, la polarisation moyenne des régions centrales du croissant.
Il obtint des valeurs moins fortes au premier quartier qu’au dernier, ce qu'il expliquait par la moins grande étendue des mers éclairées lors du premier quartier, Ses mesures lui donnèrent, pour les mers lunaires, un angle de polarisation maximum de 33017 correspondant à une distance angulaire entre le Soleil et la Lune de 113026’, très différente de celle qu'avait trouvée Lord Rosse. La proportion de lumière polarisée maximum était de 20,7 p. 100 vers le premier quartier et de 32,9 p. 100 vers le dernier (*).
Il étudia de même de la glace et diverses roches volcaniques polies (4 et trouva pour l’une d’entre elles, le vitrophyre, un angle de polarisation égal à celui de la
Lune.
La surface lunaire lui paraissait devoir contenir cette roche en grande abon-
dance et ne pas être recouverte de glace.
Ces conclusions ne furent pas considérées comme définitives, car les mesures
de polarisation sont trop peu précises pour permettre de déterminer l’angle de polarisation de la Lune d’une manière satisfaisante.
En 1922, Salet (5) montra que l’angle de polarisation maximum d’une roche varie avec le degré de poli de sa surface. Il jugea impossible, pour cette raison, de déduire, d'observations telles que celles de Lord Rosse, l’angle de polarisation du sol lunaire. Les mesures de Landerer ont, par contre, l'inconvénient de se rapporter à des régions variables qui peuvent polariser diversement la lumière.
(1) Lorp Rosse. Proceedings of Royal Dublin Society, &. 1, 1898, p. 19; article reproduit dans
de nombreuses publications.
(2) LANDERER. Comptes rendus, t. 109, 1889, p. 360.
(#) Ces chiffres élevés s'accordent très mal avec les observations de Lord Rosse. Les mesures de cet astronome laissaient, en effet, prévoir que, sur une région couvrant à la fois des terres et des mers, la proportion de lumière polarisée ne saurait guère dépasser 12 p. 100.
(*) Lanperer. Sur la polarisation des roches ignées. Comptes rendus, &. 111, 1890, p. 210.
(5) Sazgr. L’Astronomie, 1922, p. 408.
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Enfin, tout dernièrement, au cours d'un travail postérieur à mes recherches Barabascheff (1) a mesuré, avec un photopolarimètre de Cornu, la proportion de lumière polarisée des terres et celle des mers, pour les comparer à celles de roches terrestres ayant à peu près le même albédo.
I trouva sur les mers un maximum effacé de 47,2 p. 100 correspondant à un angle de polarisation compris entre 53057’ et 37011’. Sur les terres, le maximum était de 17 p. 100. Les conclusions de Landerer lui paraissent très douteuses à cause de la «forme effacée» du maximum. En comparant la courbe lunaire à celles qu’il a déterminées sur de nombreuses roches terrestres, il estime que la Lune doit être couverte de corps sablonneux.
Ces travaux paraissent se contredire et donner des résultats très différents suivant la méthode et l'instrument employés. Le polarimètre de Cornu accuse des valeurs bien plus élevées que celui d’Arago, d’après les chiffres donnés par Landerer et surtout par Barabascheff qui valent, pour les mers, environ quatre fois ceux de Lord Rosse.
Quelques résultats curieux ont été obtenus au cours des éclipses de Lune.
Pendant l’éclipse du 31 mai 1844, Arago (?) a observé des «races manifestes de polarisation» dans la «Iumière rougeâtre répandue sur le disque lunaire au moment de la conjonction». L'existence en a été confirmée par tous ses collaborateurs.
Pendant l’éclipse du 24 novembre 1844, Zantedeschi ($) fit une observation analogue.
Pendant celle du 27 février 1877, Freeman (4), examinant la Lune à travers un prisme à double image placé à l’oculaire d’une lunette de o",087 d'ouverture, observa, en faisant tourner le prisme, des variations complémentaires d'intensité des deux images de la Lune, dont la période était de 1809, indice manifeste de polarisation. Cependant il ajoute : «IT était impossible de déterminer le caractère
de cette polarisation. »
Aucun de ces auteurs n'indique, d'autre part, quelle était la direction du plan
de polarisation.
Pendant l’éclipse du 31 mai 1920, Salet (5) examina la Lune à travers un polariscope de Savart à franges serrées : il n’a pas trouvé trace de polarisation dans les différentes parties de l’ombre. Les résultats des premières observations lui
semblent difficiles à admettre.
1) BARABASCHEFF. Astronomische Nachrichten, t. 229, 1927, p. 7.
2) ARAGO. Comptes rendus, t. 18, 1844, P. 1119.
4\ FREEMAN. Nature, t. 15, 1877, p. 398.
() (ai (8) Zanrepescui. Comptes rendus, &. 19, 1844, p. 1318. (#) (5) Sazer. L’Astronomie, juin 1920, p. 256.
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Polarisalion des planètes. — Les planètes ont fait aussi l'objet de recherches, sans qu'aucun résultat positif certain ait été obtenu.
En 1859, Secchi (1) écrit : « La pleine Lune n’est pas du tout polarisée, Jupiter, Saturne et Mars ne sont pas plus polarisés que nos nuages, en d’autres termes la polarisation est insensible. »
Cependant Lord Rosse (2), à la suite d’une série de mesures effectuées sur Vénus, du 12 mars au 6 avril 1872, avec un polarimètre analogue à celui d’Arago, a trouvé, pour cette planète, une faible polarisation, «de laquelle aucune variation régulière n’a été perçue au cours des observations, bien que le changement de phase qui s’est produit pendant cet intervalle ait été considérable ».
La valeur moyenne de cette polarisation, définie par le rapport des composantes polaristes parallèlement et perpendiculairement au plan passant par le Soleil, était de 0,925, ce qui correspond à une proportion de lumière polarisée de 5,9 p. 100.
La direction du plan de polarisation n’est pas spécifiée clairement, mais les notations employées indiquent qu’il est le même que pour la Lune, parallèle à la direction du Soleil.
Par contre, en 1892, Landerer (?) effectua une série de mesures presque quotidiennes sur Vénus, depuis le 29 avril (époque de la plus grande élongation du soir) jusqu’au 8 juin, «pour mesurer son angle de polarisation, partant pour en déduire la nature pétrographique de son sol». Il se servit d’un photopolarimètre de Cornu adapté à une lunette de 0M,135. « De ces recherches, il résulte que la lumière provenant du croissant de Vénus n'est pas polarisée. » L'auteur en conclut que la surface de cette planète est constituée par une couche épaisse de nuages, conformément aux idées de Trouvelot, basées sur des observations visuelles.
En 1894, W. H. Pickering (#) annonça qu'il avait observé, le 4 juin, à l’aide d’un polariscope d’Arago, une zone sombre, bordant la calotte polaire de Mars, qui offrait des signes de polarisation, À sa présentation suivante, cette région ne montrait plus aucune trace de polarisation.
Il en déduisit que cette zone était une surface liquide, réfléchissant la lumière diffusée par les nuages des régions polaires.
Enfin, en 1906, Salet (5) étudia la polarisation de Mercure avec 1 équatorial de la tour Est de 1 Observatoire de Paris, muni d’un grossissement de 600. Il utilisa d'abord un polariscope du genre de celui d’Arago qui a l’avantage d’être insen-
sible à la polarisation atmosphérique, puis un polariscope de Savart à franges
SECCHI. Monthly notices, t. 19, p. 290.
Lorn Rosse. Proceedings of the royal Dublin Society, t. 1, 1878, p. 19.
*) PickERING. Astronomy and Astrophysics, The Sideral Messenger, t. 13, 1894, p. 554.
(®) LANDERER. Comptes rendus, t. 114, 1892, p. 1524.
(5) SALET, Comptes rendus, t, 143, 1906, P. 1125. Thèse, 1910, p. 50,
à très serrées, de manière à avoir au moins trois bandes sur la planète, Il prit soin, dans le second cas, d'observer à travers un verre rouge afin d’atténuer la polarisalion atmosphérique, lorsque Mercure était suffisamment loin de l'horizon pour que les images ne soient pas mauvaises,
Aucun de ces deux procédés ne montra de polarisation sur Mercure. L'auteur estime, cependant, que cette planète doit avoir une constitution analogue à celle de la Lune, ainsi que l'indique son faible albédo. Les observations précédentes, répétées sur la Lune vue à l’œil nu, lui donnèrent un résultat négatif, prouvant ainsi que la polarisation de Mercure a pu lui échapper à cause de la petutesse du disque de cette planète.
Flat actuel de la question. — En fin de compte, les travaux résumés dans ce chapitre ont donné très peu de résultats positifs certains.
Pour la Lune, nous savons à peu près comment varie sa polarisation autour du premier quartier, mais il nous est impossible d’en fixer la valeur, même d’une manière grossièrement approximative. [Il semble donc prématuré d'établir, avec ces données la nature des roches qui forment le sol lunaire. |
Les observations d’éclipses indiqueraient des polarisations assez fortes, si l’on en juge par le peu de sensibilité que possèdent les polarimètres, employés sur des sources d'éclat aussi faible que la Lune éclipsée ; elles sont malheureusement trop vagues pour conduire à une explication.
Quant aux planètes, la polarisation trouvée sur Vénus par Lord Rosse n'a pas été confirmée par les mesures de Landerer. L'observation faite par Pickering sur Mars n’a pu être vérifiée ; enfin, les mesures sur Mercure, Jupiter et Saturne n'ont donné que des résultats négatifs.
Les polarimètres utilisés pour ces observations peuvent, dans de bonnes conditions, déceler jusqu’à 1 p. 100 de lumière polarisée. On serait tenté d'en déduire que la polarisation des planètes est inférieure à 1 p. 100, mais une telle conclusion, loin d’être certaine, est même peu probable pour Mercure, comme l’a montré Salet. Dans ces conditions, j'ai jugé utile de reprendre entièrement et avec un appareil plus sensible, les travaux qui viennent d’être résumés.
Cette thèse a pour principal objet de décrire les méthodes employées pour atteindre ce but, puis d'exposer et, autant que possible, d'expliquer les résultats obtenus sur la Lune et sur les cinq premières planètes.
