SECTION CINQUIEME

aouTMW u çfouvQfga Tamaji^rtB. ---nFLicATiotr' de

GIÉTAIIIS FAm irrSTÉRlEUX.

PnmftBE DtmCOLTÊ. Pourquoi et comment la vitesse de la terre ne motRfie't'-Hle en rien les phénomènes de réfraction et d'interférence qui ont leur cause dans la vitesse de la lumière ? Digression xetodive à ta bmière zodiacale et aux aurores polaires.

La lamière, comme nous l'avons vu, se meut avec une vitesse! que rimagination peut \ peine concevoir. Cette vitesse est si grande par rapport à celles que nous pouvons communiquer nous-mftmes, ou qyi existent k la surface de la terre, que Ton peut regarder comme ioatantaoé le passage de la lumière d'un corps terrestre à Tautre, Mais k mouvement qui emporte la terre autour du soleil est lui-môme très- rapide, la terre parcourt près de sept lieues par seconde, el quoique cette vitesse ne soit pas la dix-miilième partie de celte de 'h lamière, on comprend cependant qu'elle doive avoir une ii^ floence réelle sur certains phénomènes de vision. Chaque spec*tateur sur la terre participe au mouvement général du globe, sa rétine a donc réellement changé de place avant que les rayoos Tenus des étoiles aient traversé l'espace qui les séparait de l'œil; et le point où se produit la sensation ne sera pas le même que si le spectateur fût resté en repos. L'œil, dès-lors, assignera à'I'astk'e dans Tespace une position apparente différente de sa position réeUe : cette déTÎation a reçu le nom caractéri:)tique à^aberraiion de la bsnàère. Bradley remarqua Je premier comme un fait dont on igno» rait la cause, que les étoiles paraissent décrire dans le ciel de petites eMipses annuelles d'environ /iO" de diamèlre : la découverte de h vitesse de la lumière, faite tout récemment par Rocmer, kû.en

402 fiffêif».

iaanàfmflkatàon. Pfa» tard« grâce aux obaenratioiis esoeBealei dt Brinkiey tt do Strortt « dBtermini itfee litte tres^gmide prèdnoi TexpressIoQ numérique de raberration, etronputmémeenooadon une nouvelk faleuF de k vileaie de ta fanière, qoi ne ABtra qne d'un deux-centième de la Taleor déduite des éclipeee des satellites de Jupiter. Au premier point de Yue^ lieÉ le plut simple que le piiénomène de l^aberration, et cependant son explication dans le sjsièine des ondulations avait effrayé Fresnel ; et elle a ^ dans ces deraièns années l'objet de redierches et d^ discussions animées qni se oontittuent encore, et q«e nous ne pwwnma analyser q«è |flÉi laid.

La vitesse propre dee aiOrfi aettasi Vm phs grande que oéBede la terre, doit exercer aussi une influence ^ppéc4at4et et M» OUHf^ lui attribue les changements 4e conl^qrs dei étoiles; qnaad oette opinion singulière aura reçu tons ses déveb^pemeots» «eus la divcoterons. Nous aborderons senlement ici deux diffiçp|(és fMViéMKBt étudiées sinon complètement résolues.

Il résulte d^xpériences fiites par M. Arago que les rayone bnni- «eux émanant de deux étoiles situées dans Técliptique , l'pne ce avant de l'observateur , ou vers laquelle la terre marche» l*aotre en tfrfère, et dont la terre s*éloigne, subissent dans un prisme de veire k môme réfraction » quoique la vitesse de la lumière soit diminuée dans un cas, augmentée dans l'autre, de la vitesse de k terre.

M. Arago a fait observer que, pour expliquer ce résultat dans k •ystèmede l'émission, il sufiBralt de supposer la vision produite» éans les deux cas, par des portions différentes de k radiatjoot pœr ktqnelles la vitesse de propagation serait la même. Nous a^ona di^ dit qae cette explication ne reposait sur aucun fondement 8(>Kde« et qu'elle n'était nullement probable; elle ne rendrait pasconi^ d'aiU leurs de la seconde difllenlté que fait naître k cél^re exfiérifniy négative» communiquée trois fois à Tlnstitut par M, Sabioet» làa chaqae fok avec des appareils nouveaux ^ et doo^ î| résille qa'nn^ plaque réfringente entraînée par la terre retarde les rayent Inmineux exactement de la même quantité, soit lorsqqe le feus di mouvement de k lumière conspire avec celai de k terre d^oa fes^ pace, soit lorsque les deux mouvements sont en ^ens contraire» M* Babinet avouait qu*ii n'avait aucunement l'explicatîfUB ie cein ^qiéifeooe*

DES OtlOliLATlOiNS. 4^3

L«s eonsIdératfoBt aulyantes de M. Cauchy lufAsant) il iiaug semble , à rétoodre ces deux grandes difOcultés.

Fftr vitesM de la lumière, on pent entendre dans le système des ondnlatlims , ou la vitesse absolue avec laquelle qne onde se déplace dans l'espace , on la vitesse relative avec laquelle cette onde ehange de position dans la masse du fluide ëthéré qu'elle traverse. Or, la seconde de ces deux vitesses sera évidemment celle qui déterminera les réfractions d'uni'ayon passant deTairdans le verre, et donnera naissance aux interférences, si l'on admet , comme il est naturel de le supposer, que la terre emporte avec elle dans Tespace, non seu*lement son atmosphère aérienne , mais encore une masse consldé* nible d*éther, ou ce qu'on pourrait appeler son atmosphère éthérée. Dans cette hypothèse , tous les phénomènes de réflexion , de réfraction, d'interférence, obser^'és à la surface de la terre, seront les mêmes que si la terre perdait son mouvement de rotation diurne , et son mouvement annuel de translation autour du soleil. Ces mouvements ne pourront donc faire varier que la direction des pions des ondes , et par conséquent la direction du rayon lumineux , en produisant, comme l'on sait , le phénomène de l'aberration.

Cette hypothèse s'était présentée à l'esprit de Fresnel , et M. Sp vary avait songé à en déduire la réponse aux doutes soulevés par MM. AragoetBahinet; mais ces deux savants se laissèrent effrayer par les difficultés que i*on rencontre quand de ces considérations on veut tirer par des calculs précis la mesui*ede l'aberration. Nous croyons avec M. Cauchy que ces difficultés ne doivent pas exister, et sont loin d'être un motif suffisant pour rejeter un hypothèse conforme à toutes les analogies. En effet, nous voyons sans cesse les corps qui se touchent, ou qui agissent les uns sur les autres, se mouvoir de concert. Notre soleil , s'il se meut dans l'espace , entraîne avec lui tout le système planétaire. Les mouvements de translation et de rotation de la terre sont partagés par les corps qu'elle porte , comme par la mer qui la recouvre , comme par l'/itroosphère qui l'entoure. Il serait singulier que le fluide éthéré , sur lequel les corps solides on fluides ont une action évidente , comme le prouvent las phénomènes delà réflexion, de la réfraction et de h polarl&atfoii circulaire , fit seul exception à cet égard. Nous adhérons pleinement à ces réflexions du savant géomètre

4o4 STSiiME

en faisant nos réserves sur les iDductions suivantes , dmt la témérité effraya tout d*abord notre imagination. « L'atmosphère éthérée, ajoute M. Cauchy, qui entourerait la terre dans l'hypothèse proposée, et les atmosphères semblables qui entoureraient à une grande distance le soleil , la lune et les autres astres venant à ae mouvoir avec les astres mêmes , il pourrait se produire des phénomènes lumineux vers les limites de ces atmosphères , et à ces limites Téther pourrait être mis en vibration par des mouvements semblables à ceux qu'on observe quand une trombe traverse VeAr, ou qoand un vaisseau vogue sur une mer tranquille. Peut-être ne serait-il pas déraisonnable d'attribuer à une semblable cause certains phénomè-' nés lumineux > par exemple, lalumièi^e zodiacale, les aurores boréales ou australes y la lumière des nébuleuses planétaires ^ ou même celle des comètes. On pourrait supposer que la lumière zodiacale dépend de la rotation du soleil sur lui-même, et que le phénomène des aurores boréales se lie au mouvement diurne de la terre. On concevrait alors pourquoi la lumière zodiacale paraît, à une grande distance du soleil, s'étendre dans le plan de l'équateur solaire. Le fluide éthéré, suivant la remarque de M. Ampère, pouvant n'être autre chose que le double fluide électrique, on concevrait encore que le phénomène des aurores boréales fût intimement lié ^vec des phénomènes électriques. De plus, l'éclat des comètes devrait, conformément à l'observation, s'accroltro dans le voisinage du soleil , si le fluide éthéré devenait plus dense près de cet astre, et si l'intensité des vibrations lumineuses augmentait avec le moureroent de deux masses d'étber contiguês. »

LUIOÈBS ZOnUCALE.

Puisque ces considérations de M. Cauchy nous ont amené à parler de la lumière zodiacale, on trouvera sans doute naturel que nous entrions dans quelques détails nu sujet de ce phénomène, entouré encore de grandes obscurités, et dont l'explication est loin d'élre jusqu'ici satisfaisante. L'apparence générale delà lumière zodiacale que l'on observe surtout aux équinoxes de printemps et â*automne, et plus particulièrement vers le 13 novembre, est celle d*un double fer de lance , ou de deux pyramides opposées ayant le corps du so-

DES OlfOULATIOMS. 4o5

leil poor base, et dont les sommets scnit dirigés vers le peint cuU minant de l'éqnateur. Dominique Cassini étudia pendant deox ans cette Inenr pâle , blanchâtre, avec autant de sagacité que de con* stance , et arriva à conclure que le corps du soleil est enveloppé d'une nébuleuse , ayant la forme d'un sphéroïde très aplati et presque lenticulaire » dont les pôles seraient situés sur Taxe de rotation du soleil, tandis que sa plus grande section, ou mù équateur, 8*étendrait dans le plan de Téquateur solaire plus loin que les orbes de Mercure et de Vénus, et aurait pu même, dans certains cas, être suivi visiblement au-delà de l'orbe terrestre. La plus grande section de cette nébuleuse, semblable à une lueur blanchâtre répandue circulairement autour du soleiL coïncidant avec le plan de Téquateur solaire, elle n'est guère inclinée sur l'écliptique que de six ou sept degrés ; ce qui fliitqu'elleest renfermée dansles limites du zodiaque. Voilà pourquoi Cassini lui donna le nom de lumière zodiacale que les astronomes ont dq^uis conservé. Cette lueur, par intervalles , f prouve des changements propres , réels et considérables ; elle n'est pas toujours circulaire , non plus que symétrique, dans sa distribution autour du soleil; et Cassini, ainsi que Laplace, a cru pouvoir conclure des lois générales de l'attraction qu'elle n'est point l'atmosphère du soleil: car, disent-ils, l'atmosphère solaire ne peut pas s'étendre Jusqu'à l'orbe de Mercure, et ne peut atteindre, à plus forte raison, l'orlie de Vénus. En outre, l'axe polaire d'un sphéroïde ne peut pas être moindre que 2/3 de Taxe équatorial , tandis que la nébuleuse solaire est si aplatie qu'elle disparaît presque comme l'anneau de Saturne quand la terre passe dans ses nœuds et qu'on la voit par son tranchant. On était donc conduit naturellement à conjecturer que la nébuleuse solaire est formée par une multitude Innombrable de planètes ou astéroïdes , circulant autour du soleil comme les planètes visibles, Mercure et Vénus. Admettons un Instant cette hypothèse: alors, lorsque la terre dans les premiei*s jours de novembre s'approchera du nœud ascendant de la nébuleuse solaire , les astéroïdes ressentiront l'influence de sa force attractive» et selon leur position , leur direction de mouvement et leur distance actuelle, les orbites qu'ils décrivaient autour du soleil seront troublés , surtout si par une expansion accidentelle ou par ses dimensions ordinaires l'extrême limite de la nébuleuse visible ou invisible

406 ftyST£M£

s'ert matérieUenMit éltodut jusqu'à l'arb» terraitvt ou un ptu au* cMà^ ewnme on Ta plusieurs fois observé. Des chaugemeuts parelb, plus divers et plus nombreux , doyv eut s*opérer dans les orbites des aetéroldes lorsque la terre s'approche de leurs uœuds ascendants sur l'éellptiqtte, et il résulte naturellenienl de ces perturbations qu'un certain nombre de ces petits astres tombent dans l'atmosphère de la terre I ou sont disposés a être rencontrés par elle dans leurs rétolutions suivantes, hors de leurs nœuds primitifs. Ceux que la terre absorbera tomberont sur la surface , suivant des direetîoos absolues qui pourront être fort diverses. Toutefois» comme en novembre la terre approche de son périhélie , sa vitesse de circulatîoa surpassera vraisemblablement la moyenne de celles qu'auront alors las astéroïdes situés à la môme distance du soleil , de sorte que s'il s'en trouve qui soient un peu en avant d'elle au-delà de leur nœud ascendant quand elle approche de ce point » elle pourra les r^oindre ou seulement s'en rapprocher assez pour les ramener ensuite à elle et les absorber. Alors le sens de chute qui pourrait devenir le plus aboàdant serait opposé au mouvement propre des astéroïdes dans leurs orbites , ou plutôt il Suivrait une direction compoeée de ee iaottvem«it et du mouvement propre de la terre.

Rien n'exige d'ailleurs que cette absorption doive se reproduira avec une égale intensité toutes les fois que la terre revient au même point de son oii>ite , c'est-à-dire tous les 1 3 novembre ; au eostrairep sa production môme semblerait devoir épuiser les matériaux qui lui donnent naissance. Il ne faudrait pas iaférer non plus de sa pérfodiolté annuelle qu'elle dût s'opérer également au point diamétralement opposé de l'orbe terrestre, où la terre arrive vers le 10 mai ; car, dans la position actuelle de l'eliipse terrestre , la terre est plus éloignée du soleil au 10 mai qu'elle ne l'est au 13 novembre. La différence surpasse cinq cent vingt rayons» terrestres, et» par suite de la forme lenticulaire qu'on lui voit toujours, la nébuleuse sera près du nmud d^oendant, plus mince généralement» et plus rare» que lors du passage de la terre dans son nœud ascendant » ce qui doit diminuer les chances d'absorption.

Les deux planètes inférieures^ Mercure et VénUs, traversent aussi deux fois la nébuleuse solaire dans chacune de leurs révolutions; et comme rtles sont plus près du soleil» ces passages s'ofè-

DES a?(UUrAtioNs. 4^7

rent tai§ lei (Miriks â« la néboleose qui «ont constamment TtoiMai 6t eonséqtiêiBment plus épaisses. Les nœuds et les inclinaisons de œs planètes les écartent très peu du plan de la néboleuse, à ce peint qu'elles semblent n'en être en quelque sorte que des portions plus massives I et qu'on pourrait presque dire que si les orbites de Mercure et de Vénus étaient visibles matériellement dans toute leur étendue , nous les verrions habituellement de la même figure , dans la même disposition & l'égard du soleil , et aux mêmes temps de l'année que la lumière zodiacale. La réunion de ces circonstances fl dû amener des reneonti*es avec les astéroïdes , et développer des perturbations analogues & celles que nous venons d'analyser pour la terre. Il a dû en résulter la dissémination d'une multitude infinie de particules de la nébuleuse sur des plans peu inclinés à l'écliptl-* que , où la terre peut les rencontrer aecidenteliement dans tous les points de son cours.

Ces considérations, que nous avons empruntées à M. Blot» lui ont été suggérées par un travail très étendu et très remar* quablede M. Olmsted, qui, le premier, appela l'attention dos savants sur le météore do 13 novembre, ou Tapparition périodique au f 3 novembre d'une multitude de bolides ou étoiles ilian^ tes. Dans la nuit du 12 au 13 novembre 1833 , les météores se succédaient à de si courts intervalles, qu'ils formaient comme une pluie de feu. Ils se montraient dans tant de régions du ciel à la fols qu'en essayant de les compter on ne pouvait guère espérer d'arriver qu'à de groi»lèresapproximations/L'observateur de Boston les as^ similalt,aumomentdit maximum, à la moitiédu nombre des flocons qu'on aperçoit dans l'air pendant une averse ordinaire de neige. Des évaluations modérées portent leur nombre à des centaines de mille. Tous ces astéroïdes partaient d'un même point du ciel situé près de y do lion, et cela quelle que fût d'ailleurs, par l'effet du mouvement diurne de la sphère, la position de cette étoile. Voilà assurément un résultat fort étrange. En f 799, une pluie semblable fut observée en Amérique par M. de Humboldt ; au Groenland ^ par tes frères Bionives \ en Allemagne , par diverses pers<mnes ; la date est la nuit du 11 au 12 novembre. L'Eun^e, l'Arabie, etc., en 1833, Aireot témoins du même phénomène , mais sur une échelle moin^ dre : la date est encore la iHfit du 12 au 13 novembre. Cette même

4o8 SYSTÈME

péiiodicité a été constatée par toutes les observations apcîamies et ]*écentes. On n'a entrevu jusqu'ici la possibilité de cette étonnante apparition qu'en supposant qu'entre les grandes planètes il circule autour du soleil des milliards de petits corps , qui ne deviennent visibles qu'au moment où ils pénètrent dans notre atmosphère, et s'y enflamment. M. Olmsted eut, le premier, la pensée d* attribuer ce phénomène à l'existence d'une grande nuée météorique circulaire autour du soleil , dans une orbite inclinée à l'écliptique d'environ T* M. Olmsted a aussi cru que le météore du 13 novembre 1833 pourrait avoir une relation avec la lumière zodiacale ; Il donna même comme indice de cette connexion la remarque carieuse qu'au mois de novembi^e 1833 la lumièi^e zodiacale a été extraordinairement apparente , beaucoup plus qu'elle ne l'avait été à la même époque, en 1834 , et qu'elle ne le fut en 1835 ; il Inféra de là que la nuée météorique pourrait bien être précisément cette même lumière, devenue plus apparente et plus grande en novembre, parce qu'elle serait vue de la terre à une moindre distance , dans son aphélie , en conjonction avec le soleil. A M. Blot appartient le rapprochement de ta nuée météorique avec la nébuleuse solaire de Cassini. Les déductions sur lesquelles ce rapprochement se fonde paraissent évidentes à M. Biot» parce qu'elles dérivent des faits et des lois de l'attraction; il ne les présente néanmoins qu'avec une extrême réserve, connaissant combien il est facile d'être trompé en pareille matière par les analogies les plus vraisemblables, lorsqu'on ne peut pas éprouver complètement leur réalité par un calcul rigoureux. L'illustre physicien ajoute avec raison qu'on ne ferait presque jamaiis de nouveaux pas dans les sciences physiques, qn'on n'oserait jamais y pressentir de lointains rappoits, s'il fallait n'essayer de rapprocher les faits que lorsque le calcul peut s*y appliquer réellement. Une coïncidence vraiment curieuse , c'est que la seule présence des particules de la nébuleuse solaire près de leurs .nœuds ascendants à une distance du soleil peu différente de celle de la terre , leur assigne une vitesse de circulation propre, à peu près égale à la sienne, à peu près coïncidente en projection actaelk relativement à l'écliptique , mais diri(:pe au nord de ce plan vers un point du ciel peu éloigné de Q du lion. Or, tous les météores du 13 novembre partaient d'un même point du ciel situé dans ceite même constellation .

n»ÎS OMDULATIO!«S. 4^9

Nous croyons devoir observer que, suivant une remarque de M. 01bers, ropinfon.peu probable, deM. Biotest combattue par deux objections graves : car !• une vitesse en sens contraire de la terre, vitesse de quatre, cinq milhs et plus par seconde, certainement observée dans la marche d*un grand nombre d'étoiles flladtes , est tout-à-fait inconciliable avec cette hypothèse , que les particules de la lumière zodiacale se meuvent autour du soleil d'un mouvement direct, conformément aux lois qui règleut tous les mouvements planétaires. S.* Les nœuds de l'équateur solaire ne se trouvent pas dans le voisinage du 20* degré du taureau, mais bien dans le voisinage du 20" degré des Jumeaux.

Il est vrai aussi, comme le fait remarquer M. Arago, que de très bons esprits regardent les résultats de Dominique Cassiai comme peu dignes de confiance. Il leur répugne surtout d'admettre que des changements physiques sensibles puissent s'opérer simultanément dans l'étendue immense que la lumière zodiacale embrasse. Suivant eux, les variations d'intensité et de longueur signalées par ce grand astronome n'avaient rien de réel , et il ne faut en chercher l'explication que dans des intermittences de la diaphanéité ^atmosphérique. Mais, ajoute M. Arago, il ne serait peuttoe pas impossible de trouver dès ce moment, dans les observations de FatiOy comparées à celles de Casslni, la preuve que des variations atmosphériques ne sauraient suffire à l'explication des phénomènes signalés par l'astronome de Paris. Quant à l'objection tirée de Timmensité de l'espace dans lequel les changements physiques devraient s'opérer, elle a perdu toute sa gravité ; et quoique nous ne sachions pas, dit M. Biot, comment ni par quelles causes de grandes révolutions pourraient s opérer encore actuellement dans la nébaleuse solaire, ce n'est pas un motif suffisant pour les supposer impossibles. Il s'en fait certainement sous nos yeux d'immenses à la surface du soleil , que nous voyons par iutervalles pnrsemée de taches plus grosses que la terre, lesquelles se dissipent en quelques jours, tandis que d'autres fois elles persistent pendant plusieurs mois, et que dans d'autres périodes son disque en est tout* à-fait exempt. Jusqu'à quelle,s distances les causes de cette agitation peuvent-elles s'étendre? Ce sont assurément des révolutions non moins extraordinaires, et en apparence assez analogues, qui s'opèrent au-

/jlO SYSTiftlK

tour de certaines comètes lorsqu'elles s' enveloppent d*un paraboloïde lumineux SQutenu à plus de 80,000 lieues de distance de leur nébulosité intérieure, et séparé d'elles par un espace sans matière visible, comme on le conclut des observations d'Olbei-s et du pre* mier Herscheli pour la grande comète de 1811; phénomène qui s opère et subsiste à d'immenses distances du soleil, présentant à cei distances de rapides variations qui lui semblent indubitablement propres , et que le second Herscheli a vu se produire en quelques heures sur la comète de Halley longtemps après son passage au périhélie. Uanalogie de ces faits avec les variations soupçonnées par Câssini dan^ la nébuleuse solaire ôte donc a celles-ci leur ap^ rence d'impossibilité.

Que conclure de cette digression? Une chose certaine , c*esl que la nature de. la lumière zodiacale est restée jusqu'ici inconnae. iMairan voulait qu'elle fût simplement l'atmosphère du soleil lumineuse par elle-même ou éclairée, atmosphère qui , à cause de son mouvement de rotation rapide, aurait une forme lenticulaire. Mais les lois de la gravitation, nous le disions tout-à^l'heure, ne pernettraient pas à cette atmosphère de s'étendre jusqu'à l'orbite de Mercure, comme le fait souvent la lumière zodiacale ; ici donc eoeorr nous renconU'ons une difficulté nouvelle, et l'ensemble même de ces diverses hypothèses nous reporte à l'idée de M. Cauchy, qui ne nous parait plus si éti*ange , et qui a peut-être pour elle l'aYeair.

Il nous reste encore à rappeler la recommandation que lut M. Aragoaux observateurs, à ceux surtout placés dans les régioQS équinoxiales, de faire de la lumière zodiacale un siyet spédai d'étude. Eux seuls pourront décider si Dominique Cassini s'était suffisamment déiié des causes d'erreur auxquelles on est expoaé dans nos atmosphères variables ; s'il avait pris en assez grande coosidè» ration la pureté de l'air , lorsqu'il annonçait que la lumière zodiacale est constamment plus vive le soir que le matin ; qu'en peu de jours sa longueur peut varier entre 60 et lOC* ; que ces varittHoM sont liées à l'apparition des taches solaires, de telle sorte, par exemple, qu'il y aurait eu dépendance direete et non pas seuleaMnt coïncidence fortuite entre la faiblesse de la lumière zodlaMb en 1088, et l'absence de toute tache ou faculc sur le disque sokàn dans cette même année. Les observateurs devront , soir et imitai»

DES OKAVbATlOirS. 4' 1

aprflB le coucher du loteU ou avant sou Itvor, prondra Aota dia eonstellations que la lumière zodiaeale traversera, de rétolle qu'atteindra sa pointe , et de la largeur angulaire du phénomène près de l'horizon.

Ajoutons que M. Mathiessen a cru remarquer que la lumière zo* discale reçue dans le c6ne condensateur d'une très bonne pile thermo-électrique de M. Buhmkorpf , donnait une déviation de 15"*, qu'on ne pouvait pas attribuer, dit-il , à Tatmosphère plus ehaude vers le point de coucher du soleil. La lumière de la grande comète du mois de mars 1843, visible sur Thorizon eu même temps que la lumière zodiacale, ne produisait aucune déviation. On doit r^arder ces observations comme fort douteuses; car la note, quoique courte, de M. Mathiessen u*est pas exempte de oontradktious.

i^oQS venons de combler la première lacune volontaire que renfermait notre Précis d'optique météorologique. Nous avions omis à dessein tout ce qui concernait la lumière zodiacale et la lunnih^e polaire » aurore boréale et australe. Mais puisqu'à l'occasion de la note de M. Cauchy , nous nous sommes quelque peu étendu sur le premier de ces phénomènes, il est naturel que nous entrions aussi dans quelques détails au siyet du second , plus mystérieux et plus énigmatique encore.

AtJBOfiE POLAfBR, BOniXtt W AtJStBALÊ.

Empruntons d'aborà à M. Lottin , Tun des plus zélés observateurs de Texpédition d'Islande, la description et le dessin de oe phénomène qu'il a vu daus toute sa splendeur.

« Le soir, entre quatre et huit heures, la brume légère qui règne prteqiia habituellement au nord dans la direction du Fiord , ou ^fe de Bossekop , à la hauteur de 4 à 6% se colore à sa partie supérieure, ou plutôt se frange des lueurs de Taurore qui existe der* rière. Cette bordure devient plus régulière et forme un are vague l'anc eouleur jaune pâle dont les bords sont diffus, et dont les en-* trinitét s'appuient sur les terres.

• Cet are monte plus ou moins lentement, sou sommet restant iM» le méridien magnétique ou à très peu près ; ce qu'il n'est pas aeilc de déti'rminer avec exactitude, à cnuse de M)n mouvement asstaeiOfiiiel et de sa forme déprimée.

o BlenlAt dei stries noirâtres séparent régulièrement la matière iamineose de l*arc. Tes rayons sont formés , ils s'allongent, se raecoarcissent lentement ou instantanément ; ils dardent , augmentant ou diminuant subitement d'éclat. La partie inférieure^ les pieds des rayons offrent toujours la lumière la plus vive , et forment un are plus ou moins régulier : la longueur de ces rayons est souvent très variée, mais tous convergent vers un même point du ciel , indiqué par la direction de la pointe sud de raiguille d'inclinaison ; parfois ils se prolongent Jusqu'à leur point de réunion , formant ainsi le fragment d'une immense coupole lumineuse.

» L'arc continue de monter vers le zénith ; il éprouve un mouvement ondulatoire dans sa lueur, c'est-à-dire que d'un pied à l'autre l'éclat de chaque rayon augmente successivement d'intensité. Cette espèce de courant lumineux se montre plusieurs fois , et bien plus fréquemment de l'ouest à l'est, que dans le sens opposé. Quelquefois, mais rarement, un mouvement rétrograde a lieu immédiatement après le premier; et, aussitôt que cette lueur a parcouru successivement tous les rayons de l'est à l'ouest , die se dirige dans le sens inverse, revenant ainsi à son point de départ, sans qu*on puisse dire si ce sont les rayons qui éprouvent alors un mouvement de translation à peu près horizontal , ou si cette lueur plus vive se transporte d'un rayon à l'autre , de proche en proche sans que ceux-ci éprouvent de déplacement.

» L'arc offre aussi un mouvement alternatif dans le sens horizontal, figurant les ondulations ou les plis d'un ruban ou d*im drapean agité par le vent, comme on le voit dans la figure ci-jointe. Par-

DBS ONDtlLATlOiNS. 4l3

foiSi un des pieds, et même tous deux, abandoQuent l'horizon ; alors les plis deviennent plus nombreux , mieux prononcés , l*arc n*est plus qu'une longue l>ande de rayons qui se contourne , se sépare en plusieurs parties, formant des courbes gracieuses qui se referment presque sur elles-mêmes en offrant , n'importe dans quelle partie de la voûte céleste, ce que Ton a probablement nommé jusqu'ici la eoorouDe des aurores. Alors rëclat des rayons varie subitement d'ioteasité, et dépasse celui des étoiles de mémo grandeur; ces rayons dérivent avec rapidité ; les courbes se forment et se déroulent comme les plis et replis d'un serpent. Puis les rayons se colorent : la base est rouge , le milieu vert, le reste conserve sa couleur Jamineuse jaune clair. Les couleurs ont toujours , sans exception , eonservé ces positions respectives; elles sont d'une admirable transparence : le rouge approche de la teinte sang clair, le vert de celle d'une émeraude pâle. L'éclat diminue, les couleurs disparaissent, tOQt s'étdnt subitement ou s'affaiblit peu à peu.

» Des fragments d'arc reparaissent : l'arc lui-même se reforme ," continue son mouvement ascensionnel et approche du zénith ; les rayons, par l'effet de la perspective, deviennent de plus en plus courts; on pent juger de l'épaisseur de l'arc, qui offre parfois aloi-s DM large zone de rayons parallèles ; puis le sommet de l'arc atteint le zénith magnétique, point désigné par l'extrémité sud de raigullle d'inclinaison. Alors les rayons sont vus par leurs pieds : s'ils se colorent en c&moment, ils montrent une large bande rouge à travers laquelle (m distingue les nuances vertes qui leur sont supérieures ; et s'ils subissent ce mouvement de translation horizontale dont nous \ parlé plus haut , les pieds forment une longue zone sinueuse

Dlante , tandis que dans tous ces changements continuels les

\ n'éprouvent jamais d'oscillation dans le sens de leur axe, et ; toujours leur parallélisme.

IrFtndaot l'intervalle de temps qui vient d'être décrit , de nou- [ ares se sont présentés a l'horizon, commençant d'une manière

! on avec des rayons tout formés et très vifs. Ils se succèdent st à peu près par les mêmes phases , et se maintiennent à I les uns des autres ; on en a compté ainsi jusqu'à neuf ap-

sur les terres » et rappelant par leur disposition ces toiles €hitrées qui vont d'une coulisse à l'autre et figurent le ciel de nos

4f4 SY&TieMK

fieèiies tliéâtrales. Parfois les intervalii-s dinfiiuuent, pluslean de ees arcs se serrent l'un contre l'autre: c'est une large zone de rayons parallèles qui traversent |e ciel et vont disparaître vers le sud, 8*affaibli8sant rapidement après leur passage aii zénith. Mais parfois aussi , lorsque cette zone occupe le haut du ciel s'étendant de Test à Touest, la masse des rayons qui ont déjà dépassé le zénith magnétique parait tout<À-coup venir du sud, et forme avec cett!ida nord la véritable couronne boréale dont tous les rayons convergent vers le zénith. Ainsi cette apparence de couronne ne vient, sans doute, que d'un simple effet de perspective , et l'observateur, placé dans cet instant à une certaine distance au nord ou an sud, n'apercevrait qu'un arc.

9 La zone totale des rayons étant moins épaisse dans le sens nord et sud que dans le sens est et ouest, puisqu'elle s'appuie souvent sur les terres , la couronne a une forme elliptique. Mais cela n*a pas toujours lieu, on l'a vue circulaire ; les rayons , inéganic, ne s'étendent pas à plus de 8 ou 12* du zénith, tandis que d'autres fois Ils vont Jusqu'à l'horizon.

n Si l'on pense qu'alors tous ces rayons dardent avec vivacité, variant continuellement et subitement dans leur longueur et dans leur éclat , que de belles teintes rouges et vertes les colorent par intervalles , que les mouvements ondulatoires ont lieu , que les eonrants lumineux se succèdent, et enfin que la voûte céleste tout entière offre une immense tt magnifique coupole éCineelante, dominant un sol couvert de neige, qui lui-même sert de eadre éblouissant à une mer calme et noire comme un lac d'asphalte , on n'aura encore qu'une idée très imparfaite de l'admirable qpeelaele qui s'offre à l'observateur et qu'il faut renoncer à décrire.

» La couronne ne dure que quelques minutes ; elle se forme quelquefois instantanément sans aucun arc préalable. Il y en a rarement plus de deux dans la même nuit , et bien des aurores n'en ont montré aucune trace.

» La couronne s'affaiblit; tout le phénomène est au sud du zénith , formant des arcs plus pâles et qui disparaissent généralenoent avant d'avoir atteint Thorizoïî sud. Le plus ordinairement tout ceci a lieu dans la première moitié delà nuit, après quoi l'aurore parait avoir perdu de son Intensité ; ies faisceaux de rayons , des bandes.

DES OXDl'IATIONS. /| I 5

des fragment» dures paraissent et disparaîssent par intervalles ; pois les rayons deviennent de plus en plus diffus : ce sont des lueurs ragues et faibles qui finissent par occuper tout le ciel , groupées comme de petits cttmulta^ et désignées sous le nom de plaques aurorales. Leur lumière lactée éprouve souvent des changements très vifs dans son intensité, semblables à des mouvements de dilatation et de contraction qui se propagent du centre à la circonférence, et réciproquement, rappelant ceux de ces animaux marins nommés méduses. La lueur crépusculaire arrive peu à peu , et le phénomène, faiblissant graduellement, cesse d'être visible.

» D'autres fois, les rayons paraissent encore avec le commencement du |our, même lorsqo^on peut lire sans difficulté le texte imprimé ; puis ils disparaissent tout-à-coup, ou bien, à mesure que le crépnseole augmente , ils deviennent vagues , prennent une couleur Manchétre , et finissent par se confondre avec les cirro-stratus , de telle sorte qu'il devient impossible de les distinguer de cette espèce dennages. »

Voiià comme la synthèse de cesplendîde phénomène; avant d arriver à l'analyse de ses diverses circonstances ou particularités, nous rapporterons l'observation suivante de lumière polaire boréale observée dans Thémisphèresud, et décrite par le capitaine Lafond.

« Le 14 Juillet 1831 , étant par la latitude 45"* sud , et par la kmgitndedtt centre delà Nouvelle-Hollande, nous vimes une aurore polaire. Le soleil s'était couché à sept heures trente minutes, mais la nuit se fit seulement à neuf heures, et même longtemps après une grande clarté existait à Thorizon , et à quelques degrés au-dessus dans PO.-S.-O. 1/4 0., Tamplitude vraie étant ce jour de Sff sud. A onze heures, cette clarté diminua considérablement, et à minuit l'obscurité Ait presque complète, le soleil se trouvant alors vit-à-vlt la partie la plus sud du globe , par rapport à nous. A minuit et demi , des rayons de lumière parurent dans la partie du N.-*E..; ils commençaient à 30** au-dessus de rherizon ) et se dirigeaient vers notre zénith. A une heure, ces rayons devinrent bcauoo«p plus lumineux et plus brillants, et s'étendirent davantage vers le nord. A deux heures , ils étaient dans leur plus grand ceiat, et embrassaient toute la partie du ciel comprise entre le N.-N.-E. et leîf.-O. du compas, depuis 20' au-dessus de l'horizon Jusqu'à 10 ou Ift* au-delà de notre zénith.

^it) SVSTKAII-

• Le tt^mps était clair, \v ciel dégarni de nuages, et le vent fnh 4e la partie do S.-O. Les ruyous de cette lumière étaient formés par des brouillards ou des nuages unis un peu opaques; elle était plus vive et plus forte dans les endroits où le brouillard semblait le plus épais; là elle avait une couleur rose obscur, qui venait se fondre dans les intervalles à un blanc et à un jaune pâle.

» Ces rayons vacillaient quelquefois, et Ton pouvait alors croire entendre un bruissen.cnt qui n'était cependant que Teffet de la \ue de ce mouvement sur rimaginalion.

I) Dans d*autres instants, ces niyoos se mouvaient plus lentement , et ressemblaient aux ondulations d*une mer profonde ; enfin, pour donner une idée juste de ce spectacle par une comparaison qui, quoique vraie , peut paraître peu digne d*un effet si nisyestueux et si grandiose , que Ton se flgure un vase rempli d*eau , placé dans une tour formée par de hautes murailles ; si le soleil dans un beau joar éclaire la partie de la cour où est placé le vase, son image est alors réfléchie par l'eau qu^elle contient sur la muraille qui est à Fombre. Si vous remuez le vase , le liquide mis en mouvement réfléchira successivement les rayons du soleil dans toutes sortes de directîoDs. » La clarté que ces rayons répandaient était assez vive pour qn^on put lire avec facilité une impression très petite.

» A trois heures du matin ^ les rayons lummeux disiMururent peu a peu , et ils furent remplacés par la clarté du Jour naissant qui commençait déjà à paraître dans toute la partie de TE.-S.-E.

« Le 15 et le 16, nous vîmes ces mêmes aurores, mais elles ne durèrent pas aussi longtemps et ne furent pas aussi brillantes que le premier Jour. »

En enregistrant cette observation dans les Comptes-rendm it l'Académie y M. Arago faisait ot>server qu'il ne pensait pas que personne avant M. i^foud eût vu ces lueurs atmosphériques aa nord du zénith par la faible latitude de 45''. Discutons rapidement les diverses circonstances du phéiUMnèoe. Segment obscur, G*est ordinairement le débqt de l'aurore polaire; il est sombre , quelquefois noir ou d'un gris foncé passant au violet. On distingue facilement les étoiles à travers sa substance sans que leur éclat soit affaibli. M . Struve pense que ce n'est p(^nt un nuage , mais seulement le ciel plus sombre. M. Argelander croit au contraire que ce segment est quelque chose de réel. D'autres ont dit

DES ONDULATIONS. ^l'J

qve e*étaH un nuage qui s*élève du sol pour se transformer en «lurore polaire et se dissiper ensuite en légers nuages blancs que ron retrouve dans le ciel sous la forme de petits cifro-ctunulm. Le point cohninant du segment se trouve ordinairement dans le méridien magnétique , il s*en écarte cependant quelqueifbis à droite et à gauche ; dans certaines régions , cette déviation est même constante et peut s'élever à 1 1*.

Arc /irnitYi^tiar.— Sa couleur, en général , est le blanc brillant passant légèrement au bleu. Quand le crépuscule dure encore , il est jaunâtre et même un peu verdàti^e; sa largeur égale un» deux ou même trois diamètres apparents de la lune ; il 8*efface à mesure que sa largeur augmente. Plus tard , il n'a plus de limite certaine , son éclat est alors très vif, il illumine tout le ciel. Cet arc lumineux n'est qu*une portion d'un cercle dont chaque spectateur voit une partie différente. On peut, avec M. Hansteen , se représenter tout k phénomène au moyen de ces cercles en cuivre placés près du pôle nord sur nos globes terrestres , et sur lequel les heures sont tracées. Supposons qu'un petit insecte rampe sur le globe en suivant le soixantième parallèle nord , il ne verra qu'une portion de ce cercle^ qui lui est caché en grande partie par le globe, et se trouve par conséquent au^^essous de son horizon. Le point le plus élevé de l'vc visible pour lui se ti-ouve Juste au nord ; s'il se rapproche du petit cercle , il en voit une plus grande portion , et s'il se trouve audessous, alors le cercle est à son zénith; s'il se rapproche du pôle et qu'il ae trouve au-4edans du cercle , alors le point culminant se trouve aa sud. Le milieu de l'aurore correspond probablement au pMe magnétique, et si l'on se trouve à Test de celui-ci , l'are sera dirigé du nord au sud , et ie point culminant sera à l'ouest : c'est ce qui arrive réellement au Groenland. Au nord de ce pays, l'arc est aa sud, ainsi que Parry l'a vu dans i'ile Mel ville. L'arc doit aussi s'élever à mesure qu'on s'avance vers le nord ; il doit même paraître quelquefois elliptique, comme plusieurs observateurs de la Scandinavie ie disent expressément. Quand l'aurore esttrès brillante, on voit quelquefois un ou plusieurs arcs plus élevés vers le zénith , et ooneentriques au premier. On a aussi observé par de grands froids I des arcs blancs situés à une grande hauteur, et qui sont peut-être 1 dciimagasde lalumièrepolaireréfléchiespardesparticulesglacées.

4l8 SYSTàUS

L'arc lumiDeux n'est pas immobile; bientât il lance des rayoMi une luear brillante dont la largeur est à peu près celle du demidiamètre apparent de la lune, et qui s'élaueent avec la rapidité de réelair vers le milieu de la voûte céleste» se divii»nt en rayons secondaires dont la teinte est quelquefms verte ou d'un rouge foncé > et prennent Tapparence d'un faisceau lumineux.

Couronne. — Quand les rayons dardés par l'arc lumineox sont très nombreux , et que ces lueurs palpitantes s'élèvent jusqu'au lénith , elies y forment une couronne dont le centre est &ur le prokNH gement de l'aiguille d'inclinaison. Les rayons lumineux et même obscurs qui la composent sont en général parallèles à ralguilledia* cllnaison ^ s'ils semblent se réunir dans le prolongement de cette direction , c'est un effet de perspective bien connu. L'are lomîiicu lui-même est composé de faisceaux parallèlesà celte même direction, et il n'a l'apparence d'une masse lumineuse continue que parée qoe les Intervalles sont remplis par des séries de faisceaux plaeés les vos derrière les autres.

Étendue et hauteur de» owrwrei boréales. — Il résulte de ce que nous venons de dire sur l'arc lumineux et la couronne, qoe ehacan voit son aurore polaire comme chacun viut son are-en-<M, et par conséquent les conclusions que Ton voudrait tirer des observalloDS simultanées faites en divers lieux sur la faauteur apparente de l'are lumineux, relativement à l'élévation et à l'étendue des aurores polaires sont essentiellemenr incertaines.

Ce qu'on ne peut au moins révoquer en doute, c*e6% qu'une même lumière polaire a été aperçue dans des lieux très distants r à ]>orpac* par exemple, et à Forly (États*RomaJns): dans nie de Sky, 57* 2i' lat. nord, à Asti (Piémont), à la Nouvello-IMéns, à Macao, à Caracas, et même au centre de la Nouvelle-Hf^anda

Les anciens physiciens attHbuaient aux aurores polaires une élévation supérieure à celle de l'atmosphère ou de 750 kilomèlres au moins ; les observateurs modernes ont réduit cette hauteur à IfiOkilomètres. MM. Gbristie et Hansteen, eu combinant diverses observations de hauteurs prises sur l'arc de l'aurore du 7 janvie)r 1931 , ont trouvé des élévations comprises entre d7 et 193 kilomètres. Des observations parallactiques faites par MM. Bravais et LottiB semblent assigner aux aurores voes à cette ^qoe une Hmlle inff-

DUS OUDULATIOUS. 4^9

limire d« 10 myriamètrto eoviroD. Pourquoi n'ont-iis pas discuté les hauteurs mesurées par eux pour les ordonnées de l'arc?

MM« ThkneoMinD^ Wraogel et Struve plaeent lea aurores po- Mm dans une région fort basse i deux niiiiistres protestants, MM Farqhuarson et James Paul, croient même que cette région est eelle des nuages. Le capitaine Parry crut voir des jets lumineux provenant d'une aurore se projeter sur une montagne peu éloignée de son béUment. En présence de tant de données contradictoiresi que conclure? Une seule chose : si Taurore polaire avait son siège hors des limites ie notre atmosphère, eilese mouvrait, comme fous les astres, de Test à Touest : or, des observations nombreuses ont eonstaté qu'elle restait immobile pendant des heures entières, sans participer aucunement au mouvement apparent des corps célestes, et qtt*elle était seulement entraînée vers l'ouest , comme les nuées, il 8*agit donc bien ici d'un phénomène appartenant à l'atmosphère aérienne on éthéréede la terre. Ce qu'il importe dés^N^maiSy c'est que, poar déterminer la Ibrme et la hauteur réelles de l'arc , on mesurci timtes les fols qu'on le pourra, Teaimut du point culminant, ainsi que ks coordonnées de quatre ou d'un phis grand nombra de ses points.

Fréquence et périodicité des aufvreê polaires. — Il semblerait résulter des observations faites par la commission française dans le Nord, que la succession de phases par lesquelles passe une même aurore est soumise à une périodicité diurne incontestable qui se roanifetote lorsque le nombre des observations est très considérable. Ainsi les ares, les rayons, les couronnes > ne paraîtraient pas indil* léremmesit ou du moins avec une égale fréquence à toutes les tieurea de la nuit. Les rayons colorés en rouge et eti vert, partie la plue kfîlitete de ce beau météore, se montraient surtout vers dix heirres du soir, et leur apparition serait rare après quatre heures du matin; les plaques nébnleuses à lueur cendrée et incessamment variable^ doflMaeralent, au contraire, peedant la seconde moitié de la nuit.

Lca savants français qui ont séjourné à Bossekop ont vu, du Vk septembre 1938 an 18 avril 183&> cent einquante-trds aurores boréales , c*cst- à-dire qu'H s'est paséé peu de nuits sans que ee météore leur apparAl.

L'eQsemUe des observationepasaltjralt indiquer qu*eUes sont plus fréqisenies en Uver qu^en été, et beaucoup plus nombreuses dans

les mois de mars , de septembre et d'octobre que dans les nôtres mois de TaDiiée.

Très communes de 1707 à 1790, elles devinrent rares, dît-on, pendant les trente ans qui suivirent; depuis 1820, on iesrevoitplus souvent.

Mais tous ces résultats sont encore Incertains , et rien ne prouve que les aurores polaires ne soient pas un phénomène qui , sous eataines circonstances données, puisse se produire à chaque Instant parce que sa cause est permanente.

Nature de la lumière des aurores. — MM. Biot et Breivster ont conclu de leurs expériences que la lumière des aurores polaires est de la lumière directe, qu'elle n*est ni réfléchie ni réfractée. M. le docteur Baudrimont avait cru trouver dans la lumière d*une aurore polaire, observée le 22 octobre 1830, des signes évidents de lumière polarisée par réflexion. M. Arago vit aussi à l'Observatoire quelques traces de polarisation , mais il se garda bien d'en oouclure que le mystérieux phénomène se manifestait à nos yeux par de la luinière réfléchie. Pour que cette conclusion devint légitime, il aurait fallu s'assurer que les rayons provenant de la lune, réfléchis et dès lors polarisés sur les molécules de l'atmosphère terrestre » et qui se^trouvaient inévitablement mêlés aux rayonsde l'aurore donton fai* sait l'analyse, n'étaient pas runiquesourcedela polarisation observée. 11 aurait fallu tenir compte aussi des effets provenant des réflexions multiples que les rayons de l'aurore elle-même éprouvent dans l'atmosphère. Une détermination exacte du sens et de rintensité ^^parente de la polarisation dans divers azimuts , aurait pu trancher la difficulté, mais le temps manqua. Il est évident, d'ailleurs, que les observations seront toujours plus décisives si eHes n*ont pas été faites par le clair de lune. Il est bien à regretter que les physieintf de l'expédition scientifique du Nord n'aient pu faire aucune expé* riencede polarisation, privés qu'ilsétaient des appareils convenaMes.

Circonstances partiadières, ^On ne peut plus révoquer en doute la connexion intime qui rattache les aurores boréales aux perturiM- . lions magnétiques. De nombreuses recherches faites à Paris , et confirmées depuis par des observations sans nombre, ont prouvé que toutes les aurores boréales , voire même celles qui ne 8*élèveDt pas aU'dessus de notre horizon , et dont on ne constate l'existence

DES ONbULATIOS. 4^ t

que par les relations des observateurs situés dans les relions po-* hdres , altèrent fortement la déclinaison de l'aigaille aimantée , son indlnaisonet rinteasitédeson aimantation. L'aigaille aimantée est très agitée pendant les aurores; quelquefois elle dévie de plusieurs minutes ou dé plusieurs degrés à Test» revient lentement ou rapi* dément dans le plan du méridien » qu'elle dépasse pour se porter à Touest. £lle est assez tranquille quand Tare est immobile à YhotU jEon ; mais , dès que eet arc commence à darder des rayons » sa déclinaison changea chaque instant. L'aiguille d'inclinaison est aussi fort Influencée ; elle s!étève ou s'abaisse avec la couronne. L'intensité magnétique de l'aiguille augmente souvent beaucoup avant l*apparition de l'aurore ; mais, dès que l'aurore a commencé , elle diminue d'autant plus que le météore est plus brillant ; elle revient ensuite lentement, souvent seulement au bout dc^ vingt-quatre heures, à sa valeur primitive. A Bossekop , lorsque le pôle nord se porte vers l'ouest , l'inclinaison a coutume de diminuer et l'intensité iMirtzoDtale d'augmenter ; l'intensité verticale augmente aussi, mais dans un rapport moindre que ne le fait l'intensité horizontale. La diminution olMervée de déclinaison est le résultat de ces deux aceroisnements inégaux. L'observation prouve encore que les forces pertnriNitrioes agissent d'habitude par attraction sur le pèle nord à l'époque où l'aurore parait , et par répulsion vers le milieu ou vers la fin du pliénomèue. Reste à savoir si les observations simultanées fldles sur différents points du gloi>e confirmeront les résultats obtenus par MM. Bravais et Siliistroèm , et que nous venons d'énuiBcfer»

Il sera important aussi de constater si les aurores boréales modifient oa ne modifient pas l'intensité du magnétisme terrestre.

Quelques aurores boréales ont donné des signes évidents d'électrkdté que l'on a pu recueillir avec l'éiectromètre. Est-il bien certain que l'électricité recueillie dans ces circonstances n'était pas de rélectrlcité atmo^hérique?

Quelques observateurs ont cru entendre pendant l'aurore boréale QD bruit particulier qu'ils comparaient au frèlement d'une étoffe de soie , à la crépîtation de l'étincelle électrique , au bruit d'un ioceadle agité par le vent. MM. Thienemann, en friande» et Wrangel, ftor les eètes de la Sibérie , n'ont Jamais rien entendu. Il en est de

même dea physiciens de in oommfwlon du Nord , qui afBnntiit qu'aucune de« ceut quatre-vingt-trois aurores observées par eiu ne fut accompagnée d'un bruit quelconque. Quand on les preeee un peu , les prétendus témoinsde semblables bruits finissent pur avouer qu'ils ont adopté^'opinion commune sans examen , et que leur prétendue conviction n'était nullement le résultat d'une obcervatieii attentive et défiante. Dans Tobservatton que nous avons citée plus haut, M. Lafont indique très bien la oausede ruIusIOD dont les témoins des aurores boréales ont pu être le Jouet»

M* Colla croit aussi qu'une aurore boréale observée par loi répandit une odeur propre «t désagréable.

Dans tous les pays où l'aurore polaire apparaît souvent » on lui attribue tous les changements de temps qui arrivent; mais les résultats des observations sent si discordmits qu'il est impMsit>iad'cB tirer quelque conclusion raisonnable. Il semble toutefois que les aurores brillantes, et qui dardent beaucoup de rayons, sont souvint des avantKîoureurs de coups de vent et d*uiie distributiai aaer« maie de la chaleur à la surisce du globe.

Il arrive enfin aasea souvent que Tapparition d'une aurore polaire brillante coïncide avec celle d'un nombre inusité d'étoiles filantes.

Cau$e de$ aurorei polaires, '<-*- Tous les matéHaux néeesaaires à Texplication raisonnée de cet étonnant phénomène sont loin d'être encore rassemblés , de sorte que la recherche de la cause qui lui donne naissance est oertainement prématurée. Oisons toutefois qn il ne semble plus douteux que les eourunts électriques, prennent à la production des aurores polaires une très grande part. Ces quatrs grands faits, 1" que le sommet de Tara lumineux se confimd toufoors avec le pôle magnétique , ou ne s'en éloigne que de quelques degrés; ^"^ que le centre de la couronne se trouve sur le prolongement de raiguilie dMoclinaison ; S" que les rayons dardés^ui semblent eon<verger vers le centre de la couronne sont en réalité parallèlea à l'ai* guille d'inclinaison ; 4" que l'aurore polaire exerce une action in* contestable sur l'aiguille aimantée ; ees quatre^auds faits» dis*Je, démontrent jusqu'à l'évidence que tes courants électriques ( I ont à la formation des aurores boréales et australes.

Ne savons^uous pas d'ailleurs que les couraats éleotriques l dent à se diriger parallèlement entre eu et aux courants delà terra;

DES OITDIJLATIONS. 4^3

que tas eourautB primitffii déterminent par iodoetioD des eouraats mralMeemx premiers, mais dans lesqods réttetridté dreale en sens contrairet Or, l'are lumineux est réellement formé le plus sou- ?eot de rayons oourts parallèles et verticam.

Ne semble*t*il pas natarel encore de eomptrer à des cylindres électro-dynamiques les rayons lumineux toujours parallèles à Tai* pille magnétique, et normaux par eonaéquent aux courants ter- Nstres?

Quand la flamme s'élance delà pointe de charbon placée au pôle d*onepile n*acq«iert*elle pas un mouvement de rotation tout*à-fait semblable à celui des Jets innombrables qui, s* élançant de Tare lumineux , remplissent tout le ciel?

Le p61e magnétique de la terre ne doit-^il pas être aussi le point de départ d*uo effluve de fluide électrique assez abondant pour produire les eflets que nous avons décrits?

La nature entière n*cst-elle pas une source immense d*électriclté statique ou dynamique? La foudre , les éclairs» etc., ces lueurs si intenses qui illuminent l'horizon dans les nuits d*été, sont le produit de réiectricité statique surabondante. Pourquoi la sural>ondance d*éleetricité dynamique netërait-elle pas naître les aurores polaires? Et, renaarque vraiment importante, les aurores polaires apparais] snt surtout dans les régions on les orages et les tempêtes sont fort

Si la lumière pofaiire donne quelquefois des signes d'éleetricité statique, ce qui semblerait contraire à sa nature de courant électrique, on expliquera facilement cette anomalie par un excès de tensien dons le courant, on un excès de résistance dans le milieQ eondnctfiir. Nous avons vu des piles très énergiques donner naissance à une grande quantité d'électricité statique.

Maie arrètons^nous ; cette digression est ici un bors-d'œuvre , et on nous la reprochera peut-être.

BedisoDS seulement encore qu'on aurait tort , ce nous semble, de ne pas trair compte de l'indication de M. Caucby, qui pense que le mouvement de rotation de l'éther n'est pas étrangère laprodue** tien de certidns météores lumineux.

Nous avions réuui , après de longues recherches, les matériaux qui oBt servi a la rédaction de nos deux digressions sur la lumière

4a/| STSTi:ME

zodiacale et l'ajorore polaire, lorsque la note suivante, adressée à r Académie des sciences par M. Golta , directear de robservatoire de Parme , et lue dans la séance du 3 février dernier, est venue appeler de nouveau l'attention des savants et des obsm^ateurs sur cette classe de phénomènes , et donner plus d'à^propos aux considérations que nous venons de développer.

a En 1â29 , dit M. Colla , un observateur anonyme écrivait au baron de Zack qu'occupé jour et nuit , depuis six années, d'observations sur la clarté de l'atmosphère , il avait oonstaté rexisteoce d'une lueur singulière qui se montrait , la nuit , vers, le nord-ouest et vers le sud-est. Cette lueurs qui avait, disait-il, quelque ressemblance avec la lumière zodiacale , en différait en ce qu'elle se montrait dans la direction du méridien magnétique. Toujours plus apparente du côté du nord-ouest que vers le point opposé , die se montrait quelquefois même par un ciel tout-à-fait couvert, et dans ce cas on eût pu la prendre pour le reflet d'un incendie éloigné. L'auteur de la lettre faisait remarquer que, pour reconnaître la réalité du phénomène, il était nécessaire que l'observateur fût placé de manière à avoir son horizon parfaitement libre, et que de plus il fût exercé à reconnaître de faibles variations dans la clarté du eiei.

> Lorsque je lus cette lettre, j'en fus d'autant plus frappé que, de mon côté , j'avais aussi, dès l'année 1825, observé plusieurs fois ce phénomène , et que-j'en avais assez souvent fait mention dans mes registres d'observations. Je l'avais même annoncé à diverses reprises dans des journaux et dans mes annuaires sous le nom de impressione luminma verso ponerUe estivo. Mes observations difléraient, du reste , de celles de l'anonyme en ce que je n'avais Jamais vu cette lueur vers le sud- est, et qu'elle ne s'est montrée à mai que très rarement par un ciel nébuleux.

» Des observations faites en juin et dans une partie des mois de mai et de juillet m'ont fait reconnaître qu'il est quelquefois très difliclle de constater l'existence du phàiomène, attendu qu'à cette époque la lueur en question se confond avee la lumière créposen* laire, qui persiste presque toute la nuit, et avec la lumière zodiacale, qui alors se montre sous la forme d'une zone à l'horizon boréal entre l'est-nord est et l'ouest-nord ouest. Une autre circonstance également défavorable à l'observation du phénomène, c'est la vive clarté de la lune.

1>KS OHDrr.ATIONS. 4^^^

» Que ee phénomèDe provienne de tOQte autre cause que la lumière boréale, e*est ce qui est prouvé Incontestablement par plusieiirs circonstances : l*" parce qu*il est quelquefois visible pendant toute la durée des nuits d'hiver ; 3* parce qu^il se montre constamment vers le nord; 3« parce qu'il présente à toutes les époques de' r&nnée sa plus grande intensité lumineuse à peu près dans la di« reetkm magnétique. Cette Ineur^ de plus , ne saurait être confondue avec cet espace blanc, de forme arquée, qui limite le crépuscule du soir et du matin , puisque celui-ci , même dans les circonstances les plus favorables, n*est Jamais visible pendant toute la nuit , tan** disquerimpresslon lumineuse dont je parle est quelquefois perma- Deute pendant la nuit entière.

• Dans certaines conditions atmosphériques, cette lueur, que l'on pourrait désigner sous le nom de lueur magnétique , se montre plus étendue. De blanche qu'elle est généralemmt , elle prend une teinte légèrement Jaunâtre, et , dans ce cas, elle acquiert d'ordinaire un éelat supérieur ; c'est lorsqu'elle m'est ainsi apparue que Je l'ai notée dans mes registres , et annoncée par l'expression que j'ai indiqoéeplus haut. La forme qu'elle affecte ordinairement est celle d'une zone parallèle à l'horizon, et large de 10 à 12*. Depuis que j'ai à ma disposition une boussole de déclinaison très sensible , qui me permet d'estimer une seconde de variation en arc , J'ai pu constater que les augmentations dans l'intensité de cette lueur corres pondent au jour où les perturbations dans la marche de l'aiguille sont plus ou moins sensibles. Il paraîtrait donc que ce phénomène, de même que l'aurore boréale, se rattache aui phénomènes du magnétisme terrestre.

» J'ai dit que dans quelques circonstances rares le phénomène s'observe même dans les nuits nébuleuses ; mais il faut pour cela que la lune ne se montre point , et que le ciel ne soit pas un ciel d'orage. Au reste , la lumière zodiacale , qui est aussi très faible , et qui , sous le rapport de Tintensité lumineuse, se rapproche beaueoQp de la lueur dont je parle, apparaît aussi quelquefois à travers les nuages quand ils ne sont pas trop épais; c'est ce qui a été constaté', par exemple, dans divers lieux de l'Europe, en mars 1843.

• Le singulier phénomène de tueur magnétique qui nous occupe s'est aussi présenté quelquefois à deux savants observateurs ,

4a6 sYBTkuw

MM. Quételet et Wartmann , qui l'ont meDtiooDé mmib le oom de Cuble aurore boréale ou d'aurore boréale douteuse. M. Warlnumn, par une lettre du 31 mars, m'anoonçait eette observatloo dans la termes suivants : « Depuis lecommeneement de ce mois, une an- ' rore boréale s'est montrée , le soir, de l'bopison ouest jusqu'aux hyades , toutes les fois que le ciel a été dair, ^ quelquefirîs même à travers les nuages quand ils n'étai^t pas trop épais. C'est ssm doute encore à ce phénomène qu'il faut rapporter rindlcation don* née dans le Traité de métévrologie de Garnler, p. 430 et 431, d'une observation faite auiE États-Unis le 17 novembre 1835. » ' ■ Remarquons d'ailleurs que si cette lueur p passé presque inaperçue jusqu'à ce jour, il n'y a pas lieu de s'en étonner beaucoup» puisque, d'une part y elle est toujours très fiiiUe ; qu'elle n'est Inen visible, pour ceux qui ne sont pas accoutumés à la cbercher, que dans des circonstances atmosphériques particulières; que mèoie, lorsque le ciel est parfaitement dégagé, et que la lune ne brille pas, elle est quelquefois très peu intense ; qu'il faut, en outre » que l'observateur soit placé de manière à n'avoir point son horizon masqué du côté du nord-ouest. J'ajouterai enfin que ce qui arrive pour ce phénomène n'est pi écisément que la répétition de ce qui a eu lien pour la lumière xodiacale, dont les observations devraient, à ce qu'il semble, remonter à une époque fort ancienne, tandis quon n'en trouve point d'antérieures à celles que flt Cassinl en 1683, ^ que même depuis 1684 personne ne s'en est plus occupé jusqu'aa moment où Mairan, vers le xviii' siècle , se livra à des recherches sur la cause des auroi;es boréales. .

» En terminant cette note , je dois dire que j'ai déjà cherché à appeler l'attention des savants sur le pl)énomène dopt il est id question. M. Blanchi, astronome à Modène, a bien voulu, à ma prière, en faire l'objet d'un^ communication au congrès scientifique qui s'est tenu à Milan l'automne dernier. Il a engagé les iistronomes et les physiciens que réunissait cette ^semblée à répéter mes ob« servations; j'adresse aiyourd'hui la même demande aux savants français. Sî , comme je le crois, ils constatent la réalité du phénomène , j'espère qu'ils voudront bien user des moyens de publicité qui sont à leur disposition pour faire connaître les résultats de leurs recherches , tant sur le fait en lui-même que sur les causes aux* qudles on peut le rapporter.»

M, Colla a trouvé que le meilteor moyen de constater Textotence je cette iueiir daus le ca» où elle est très faible ; c'est de se tourner vers la partie opposée du cle! , et de se courber en arrière Jusqu'à ce qu 00 arrive à voir avec la tète renversée la portion de Thoneon Ott le phénomène a coutume de se montrer.

L'existence bien constatée du phépomènequi fait l*obJet de cette Q«le est » à nos yeux , un lait d'upe très grande portée. Nous regrettons seulement que M. Colla , trompé par oe genre de préoccufltion d'esprit qui fascine tou}ours quelque pea les auteui*s d'une déeoQverte plus ou moins impot*tante. ait .cru devoir combattre les rapports que la lueur magnétique peut avoir avec la lumière polaire ou Taurorç boréale, au lieu d'établir entre ces deux phénomènes un rapprochement qui semblait d'autant plus na* tarel et plus facile que les preuves par lesquelles le savant directaor de l'observatoire de Parme , étrangement distrait , essaie de owttre en évidence une différence essentielle, sont des preuves frappantes d'identité. La lumière magnétique , dit-il , se molitre Mistamroont vers le nord ; mais pourquoi a-t-on donné aux aurores magnétiques icnom'de polaires ou boréales, si ce n*est parce que l'apparence qui fait comme Tessence de ces aurores se montre prèsqae toujours vers le nord? Qu'on ouvre au hasard un livre dephyi<ni6 quelconque , on y fira toujours que Taurore polaire apparaît daus ta région nord du ciel. J'ai en ce moment sous les yeux le traité de M. fiaumgartner, et J'y lis : Dos 7tord4icht zeigt sick in iernord^gêgend. Mais, dit M. CoHa, voici une seconde différence : la lomlère magnétique , à toutes les époques de l'année , présente la phis grande intensité lumineuse à peu près dans la direction magnétique. Ne doit-on pas dire, au contrah*e, que c'est une seconde îdentitéT Le centre du segment, partie principale de Taurore boréale, et le centre de la couronne, sont précisément dans le plan du niéFiéien magnétique : dessen mittel punct, dit M. Baumgartner awc tous les auteurs connus, im magnetisehem meridiane zu liegen ttkim. Enfin , ajoute le patient ol)servateur, la lumière magnétique cBtipielquefois visible pendant toute la durée des nuits d'hiver. Mais qui oeerait dire le contraire de rpurore boréale? Des observa tiens certaines n'ont-elles pas constaté que pour elle il en est souvent «daii? IL GoUa s'ait évidemment mépris ; et cela est si vrai , que

4a8 SVSTKMK

MM. Quételet etWartroaDO, qui sont, suivant lui^et en réalité, des observateurs fort habiles, ayant vu la lueur magnétique, ne l'ont désignée, suivant M. Colla lui-même, que sous la dénomination de faible aurore boréale ou d^aurore boréale douteuse.

Nous croyons approcher beaucoup plus de la vérité en adoptant des conclusions tout-à-fait opposées. Nous étions depuis icMigtenips disposé à croire que les aurores polaires étaient un phénomène permanent. Nous Tavons même insinué dans les pages qui préeèdent. Les observations de M. Colla ne nous laissent plus aucun doute sérieux > et nous énonce^'ons sans scrupule la pensée que la lueor magnétique est l'élément permanent des aurores polaires ; qoe œs dernières ne sont , si je puis m*exprimer ainsi , qu'une exs^ératioD, qu'une exaltation du phénomène ordinairement plus eaime, moins saillant de la lumière magnétique, l^ecourons à une oompaniîaan pour mieux expliquer notre pensée : Télectricité atmo^érlque est sans contredit un phénomène permanent qui se manifeste plus ou moins, quia ses phases d'intensité faible ou puissante, qui'aoqaiert quelquefois cette violence extraordinaire que nous désignons sons les noms d'orage , de foudre , de trombes électriques , etc. , etc. ïh bien, ce qui arrive à l'électricité statique arriverait aussi àl*éieetricité dynamique, aux courants magnétiques du globe et de l'atmosphère. Elle se manifesterait toujours sous forme de lueur, mais elle aurait ses degrés, ses périodes d'excès; elle arriverait aussi à la tempête , à l'orage, et les périodes d'excès seraient l'aurore polaire dans sa splendeur plus ou moins éclatante. De part et d*autre tout s'expliquerait par des expériences de cabinet. La foudre part comme l'étincelle électrique de nos batteries ; elle n'est qu'une étincelle électrique exagérée. De même, les rayons de l'aurore polaire se disposent parallèlement comme nos portions de courants galva* niques, etc., etc. Il restera à chercher quelles peuvent être les causes de cette exagération périodique de la lumière ms^â^ue. C'est quelquefois un nuage extraordinairement éleetrisé qoi amène Torage et enfante la foudre; pourquoi n'existerait-il pas quelqae chose de semblable dans les rayons où se manifeste la lueur magnétique? Les bolides « par exemple, dont l'apparition serait liée, suivant certains observateurs, à celle des brillantes aurores boréales, ne pourraient-ils pas, au centre deces couruits magnétiques si

U£S 0«DULA'riOiNS. 4^9

ieteoses, fofre l'effet des ctoes de charbon , lesquels, placés aux p6tes d'une pile très forte, produisent un admirable arc lumineux magnétique que Ton a déjà comparé aux aurores polaires?

Mais arrétODS-nons , car nous deviendrions à notre tour le Jouet d*QDe Imagination exaltée. Qu'on nous pardonne cependant de balarder mcore une double conjecture qui nous ramène malgré nous à la pensée vague émise par M. Caucby. Nous inclinons toujours à croire que l'atmosphère éthérée du globe n*est pas étrangère à ta production de la lumière magnétique. Je ne sais même qoel iostinct nous conduit à penser que rfxistence du pôle magnétique et la situation vers ce pôle de la lueur observée par M. Colla trouveront un jour leur raison dans l'énorme différence de densité qui existe entre la terre , son atmosphère gazeuse et Téther. Voilà ootre premier rêve ; voici le second : Pourquoi la lumière zodiacale ne serait-elle pas, par rapport au soleil , ce que la lumière magnétique est par rapport à la terre? Dès que l'on fera intervenir l'atmosphère éthérée du soleil dans l'explication du phénomène , on ne sera plus arrêté par son étendue si grande , qui ne permettait pas d'admettre qu'il eût sa cause dans ce que Ton pouvait appeler l'atmosphère aérienne du soleil .

H faut avouer que nous nous sommes égaré dans des régions bien teanges pour un mathématicien; nous en demandons pardon à nos keteurs.

DEuxiiiTE DIFFICULTÉ. — Raies du spectre. — Absorption,

Quand on a pris soin d'avoir un spectre bien pur, quand la divergenee et la largeur du faisceau incident sont aussi petits que possible , quand le prisme est parfait et le spectre assez allongé pour subir dans toutes ses parties un examen rigoureux, on y observe, quand le grossissement est assez considérable, plusieurs particularités remarquables découvertes par l'illustre Wollaston , qui les pubtia le premier dans les Transactims philosophiques de 1802 , et qui devinrent plus tard pour Fraunhofer l'objet d'un examen plus approfondi.

Raies du spectre solaire, — Le spectre n'a pas l'apparence d'une ligne continue rouge à l'une de ses extrémités, et violette à l'autre;

43o SYSTEM K

il est rayé dMotervailes absolument Doirs, et dans les parties lumineuses Tintensité de l'édairemeut varie avec tant d'irrégularité qu'elle semble n'être assujettie à aucune lof. Cette irrégularité ne provient pas de circonstances accidentelles , car les lignes se trouvent toujours au même endroit , et gardent entre eUas le même ordre et le même rapport, la môme largeur proportionnelle et le même degré d*éclat ou d'obscui'ité , pourvu que Ton emploie toujours la même lumière, celle du soleil, par exemple, et que la matière des prismes soit toujou)*s la même. Si cette dernière condition n'est pas remplie , le nombre. Tordre, rintensité des bandes obscures et leur situatioe par rapport à chaque couleur en particulier, n' éprouvait pas de variation , mais leurs distances respectives changent.

On observe des lignes analogues dans les spectres provenant de la lumière des étoiles , des diverses flammes ^ de l'électrieilé , ctr.; mais leur disposition est différente pour chaque espèce de lumière. Chaque étoile, chaque flamme, etc.» a un système particulier de bandes qui le caractérise en tout temps et en toute circonstanes; quelle que soit la modiiication éprouvée par la lumière que Ton eoiH sidère , qu'elle ait été réfléchie , réfractée , polarisée, diffractée , etc , les distances des raies obscures ou lumineuses varient seules ; lear nombre, leur ordre , leur intensité resteront toujours les mêmes.

La netteté de ces lignes et leur position invariable par rapportant couleurs du spectre, ou, si l'on veut, la précision des limites do rayons qu'on peut nommer déficients , rend cette découverte d'us prix incomparable en permettant de donner à la détermination des constantes qu'on emploie en optique , les indices de réfraction , les longueurs d'ondulation, etc., etc., une exactitude incoiiiHie juifD à nos jours, et presque égale à celles des ohservatiofMastroBomHiuei.

Celte absence dans les divers ^ectres d'un certain nombre di rayons définis constitue un premier genre d'absorption qu'il s'agit d'expliquer dans les deux systèmes de l'émission etdes ondoietioM. Examinons d'abord les faits.

W ollaston, avant 1802, mit en évidence dans le spectre fonâ pir un même rayon de lumière diffuse sept lignes qu'il désigna ptf les lettres A, B, f, C, g, D, £. A était, d'après ses observ^ioBS, la limite extrême des rayons rouges, E la limite extrême des rayons violets.

DES OUDULATIOKS. 4^1

fnwothoiht trouva que le spectre formé par la Itunière lolaire est tm^ersé par une infinité de lignes obseares de différente» largenrs; il eompta 590 de ces lignes, et figura 354 des plus prononcées dans UM reproduction colorée du spectre qu'il poMia. Les raies ne tombent pas aux limites desooulaors^ elles se trouvent réparties depuis le rouge Jusqu'au violet avec une grande irrégularité ; (es unes sont très déliées et ne paraissent que comme des lignes noires isolées et à peine visiMes; d'autres sont très rapprocbées et ressembtokt plutôt à une ombre qu'à un assemblage de ligne» distinctes ; quelques unes enfin très trattchées paraissent avoir une étendue sensible. Freunhofer a désigné par les lettres A , B, G, Ë, F, ti, H, I, les lignes ou raies plus remarquables. Â est une ligne parMtement tmncbée qui se trouve dans le rouge obscqr, tout près de Textrémité du spectre. B et G sont des raies noires trancbées aussi d'une épaisseur appréciable , situées dans la lumière rooge. £ntre A et B iB trouve un pinceau a de lignes très fines qui, réunies , formaU Qoe raie. B est une double ligne située au passage de l'orangé dans le jaune; £ est un groupe de lignes fines placé dans le vert; F est one forte ligne noire visible dans le bleu ; entre E et F, près de E , on voit trois lignes très dessinées 6, les plus tranchées peut-être du qwetre ; G est un groupe de traits fins dans le Ueu indigo foncé]; ca H, dans le violet , se trouve une raie remarquable formée de beaucoup de lignes fines et d'une forte ligne moyenne ; tout près de là on volt une seconde raie semblable.

Il n'existe pas une seule ligne dans le dessin du spectre donné par Freunhofer^ ni dans le spectre réel qui coïncide avec la ligne G de WoUastoD. M. Brewster a trouvé néanmoins que cette raie Gpeut correspondre à un certain nombre de lignes situées à égale distance entrée et E. L'Illustre physiden d'Edimbourg conteste l'exactitude do dessin donné par Fraunhofor, qui n'a signalé que 590 raies vrai- ■leot senaibieS) tandis qtie lui Brewster a vu nettement ce même spectre partagé en plus de deux mille parties distinctes. Ces différences tiennent sans doute aux circonstances des observations. Certaines raies sont plus ou moins visibles , suivant que le rayon observé est pris dans telle ou telle région du ciel , près de Fhori* asB, ou près du disque solaire , etc.

iftites deg ipectres de dwersts lumières. -^Fnrmi les faits observés dans diverses lumières, noua signalerons les suivants.

43a bYSTliMB

La lumière électrique donne des raies brillantes au liea de raies noires ; l'une des plus remarquables par sa vive intensité se tnmve dans le vert.

La lumière des flammes ordinaires de Thuile « de rbydrogëDe , de l'alcool , qui a traversé une fente étroite, montre entre le rouge et le jaune une raie brillante qui se montre à l'œil comme qd eicès de lumière bomogène projeté par la flamme, là où se trouvait d'abord une image jaune de la fente ; de semblables raies , mais nurins tranchées, apparaissent dans le vert.

La lumière de Vénus et celle de Mars donnent lès ménses raia que la lumière du soleil : seulement, elles sont moins faciles à distinguer vers les extrémités du spectre.

La lumière de Sirius présente des raies noires distinctes de celles du soleil ; trois de ces raies sont surtout remarquables par leur 1»^ geur : Tune apparaît dans le vert, les deux autres dans le blea. Le spectre produit par la lumière de Castor est assez semblal^e à celai de Sirius ; Pollux donne beaucoup de lignes faibles, Procyon en offie très peu.

La lumière jaunâtre d'une flamme proi^nant de la combustioD de Talcool salé très étendu d'eau est sensiblement homogène.

La flamme du cyanogène, quand on la r^arde à tnn'ersane étroite ouverture, présente une teinte pourpre bordée d'un jaune verdâtre. Lorsqu'on l'observe à travers un prisme, elle forme un spectre divisé d'une manière toute particulière en dififêrentes parties limitées par plusieurs bandes obscures ; ces bandes partagent assn uniformément l'étendue du spectre, et les parties lumloeoses présentent toutes à peu près la même Intensité d'éclat.

La fliamme des feux rouges qu'on obtient en brûlant du nitrate de stroutiaue présente deux teintes rouges brillantes. Le spectre qu'elle forme au moyen du prisme offre de nombreuses solutions de eonth unité; mais la circonstance la plus remarquable est la formiAiOi dune ligne extrêmement brillante d'un bleu vif et absolument distincte de tout le r^ste.

La flamme de potassium qui brûle 4ans l'iode donne &Kore oa spectre d'une forme singulièrement remarquable.

La lumière provenant d'un homard qui approche de l'état de pf tréfactiou est d'un vert bleuâtre. Le prisme qu'elle donne est trop

flttUe poar qu'on puisse dtelingoer quelque différeoee de couleur entre le aûHeu et les extréoiités.

Le phosphore brûlant avec du salpêtre donne un spectre dans le- ^el aucune couleur ne domine, et qui n'est interrompu par aucune ligne sombre : ce spectre est semblable à ceux que Ton obtient avec la chaux ardente, le platine et le plus grand nombre des corps solides.

Le soufre, quand sa combustion est vive» donne ane lumière Jaune presque par&itement homogène ; aussitôt que la combustion se ralentit y on voit apparaître dans le spectre des bandes bleues et vertes. Si pour le brûler on le mêle à du salpêtre, on voit dans le ^eetre une Ugne rouge remarquable qui se trouve en dehors des limites do rouge ordinaire, et qui en est séparé par un espace sombre. Sa lumière n'est fguère plus réfrangible que les rayons les moins réfrangibks du spectre. Il semble que cette raie soit propre à Talcali, car on la retrouve dans tous les sels à base de potasse, de même que la combustion des sels de soude donne naissance à une raie jaune.

Raies produites par les absorbants gaxeux. — Mais il est un antre ordre de faits qui met mieux en évidence encore l'action des corps qui nous oivironnent M. Brewster découvrit le premier qu'une substance gazeuse , l'acide nitreux , produisait plus d'un millier de lignes obscures dans les spectres des flammes ordinaires.

MM. Miller et Daniell ont beaucoup étendu les premières recherches de M. Brewster. Dans leurs expériences , la lumière d'une lampe à gaz , après avoir passé à travers un vase rempli de la vapeur soumise à l'examen, était rendue convergente sur une ligne focale par l'interposition d'un tube rempli d'eau. La bande lumineuse ainsi obtenue était vue à travers un prisme avec l'aide d'une petite lonetle dans une position telle que les rayons incidents et émergents faisaient des uigles égaux avec la premièi-e et la seconde face du prisme.

Lorsque l'air du vase fut légèrement coloré par de la vapeur de brome, on vit la totalité du spectre occupée par plus de cent ligues éfuidîstantes. Quand la vapeur devint plus dense , I extrémité du vgeeXre disparut, ot les lignes devinrent plus fortes dans ta partie wogc.

Quand on fit passer la lumière à travers de la vapeur d'iode , on

434 BTfttRItfE

Tit une 8éi^ie de rateéquIdiUanM reMemblatit ttatstemetit à cëliel qui avaient été remarquées pour la vapeur de brome, «oalogie MU* velle et Inattendue entre ces deuk sabstanees.

En possaiit à traviirs la vapeur de ebiero^ réxtrtoilé bleue de speetre diq[iarut sans qu'en pût remarquer aseuue ligne | mais eu «e mement rappareil n'était pas seigneuseineut a|usttf i

La vapeur d'euchlorine produisit un certain nombre de ligais larges ^ inais à dce intervaUes irréguliërs» et seulement dane la paitie du speelre qui est éteiaie par le chlore.

Arrivons maintenant à rexplieelieu dee Mis» en constataiil qu'y résulte des différentes expérieeëes auxquelles Fraunholer seemlt ces diverses lumières > que les raies obseures ou brillantea col leer origine dans la nature même de ees lumières, et qu'eâles ne peuvent être attribuées à nilUsion ou toute autre cause seç(lndaire&

Cenfieetmret diwne» sur In, fmtutt de$ rkie$. — > Sir ioUb Hersebell a émift l'epinion qu'il b*est point Impossible que lea rayons DMoquanls dans la lumière du soleil et des éMles soient ahaorbcs dans leur passage à travers les atmosphères de ces âstrce.

L'observation suivante» extraite d'une lettre écrite par M • Ferbes à M. Arago^ en 1936^ semblerait renverser de fimd en oomble celle hypotbèoe.

« Vous savex qu'il y a tmnsversidement dans le spectre solaire un grand nombre de lignes et d'espaces eaUèreaient soirs. Ainsi, Il manque dans la lumière de cet asMdes raye» deeerttf&a degr^ de réfirangibillték Ces rayons ne sont aheerhés ni par le pHame ni per l'atmosphère terrestre. Sir D^ Breveter (c'est pluHt sfr J; Hersehell) suppose que cette perte de rayons «'opère dSM rataiosphèr« du soleil. Dwis cette hypothèse, Me raytMw prove^ nani du bord du soleil ayant à traveieer Me plus grande épatomr d'atmospMi^s devraient ^ décomposés par ie.prtsme^ prëMnler plus de lignes ou des lignes plus larges que les rayons émanant do centre. La dernière édipae de soleil m'a donné le moyen de me procurer un spectre engendré exdunivement par les bords de soloil : fut^fii reconnu sans équivoque que ce spectre est parlMtement idettUfse è celui qui résulte de l'ensemble de la lumière de l'asere; < quemment les rayons manquants ne sont pas perdus dans Ta sphère eo!ah«. » Cette conelusion eat bien brusqiMfr.

DES ONDUL4TIONS. 4^5

M. Bfewster a dit quelque part que pour approeber encore davantage de Torigii^ede la lumière l'on pouvait concevoir un rayon éteint dans Taete même de Témanation par une molécule, luminei^se ou non, au moyen d'un pouvoir absorbant intenso, résidant dans ta molécule même , et constituant ainsi un obstacle en lumière à la propagation de ce rayon.

D'autres physiciens ont pensé que la lumière originelle du soleil est continue d'une extrémité du spectre visible à l'autre, et que 1^ rayons qui manquent peuvent être absorbés par les gaz engendrés pendant la combustion par laquelle la lumière est produite.

Explication raisonnée dam les deux systèmes. — Mais quel qu9 soit te mode de génération des raies du spectre, leur existence est d'une grande portée dans les deux théories rivales de la lumière.

Laissons d'abord M* Brev^ster, dont les sympathies , comme nous l'avons dit plusieurs fois, sont toutes nevtoniennes , poser sous ce rapport l'état de la question.

< Bans l'hypothèse newtonienne de rémission, le lait peut être établi de la manière suivante :

» Quand un faisceau de lumière blanche est transmis à travers une certaine ^issenr d'un milieu particulier, un millier de portions différentes de ce faisceau sont arrêtées dans leur passage en vertu d'une action spécifique exercée sur elles par les. atomes matériels do milieu , action qui serait puissamment secondée par la simple application de la chaleur. On conçoit assez bien une semblable affinité spécifique entre des atomes définis et des rayons définis^ quoique nous ne puissions pas en déterminer la nature, et nous pouvons la rendre plus facile à admettre en hasardant la conijecture que les particules de la lumière même sont identiques avec les dernières molécules des corps, et que les atomes similaires des deux parts peuvent se réunir de nouveau quand ils sont ramenés dans les sphères de leurs attractions mutuelles.

s Dans le iang^e de k théorie des ondulations, les mémos lUts peuvent être exprimés ainsi. Des milliers d'ondes différentes, des layoïM de lumière de différentes vitesses transvorsales ou de âi£Sé^ rentes réfrangibilités, sont incapables de se propager dans tel mi« lieu , tandis que toutes les ondes on rayons de vitHMset deré£rangi#> bilités intermédiaires sont librement transmis à travers le

436 STST*ME

milieu ; c*est-à-dire une onde de lumière rouge large de la 250 millioDième partie d*uD pouce, et une autre onde de la raênre lumière large de la 252 millionième partie d*un pouce, sont en état de transmettre librement des vibrations à travers un milieu , tandis qu'un autre rayon rouge , formant la 251 millionième partie d*un pouce, produit des vibrions qui sont entièrement arrêtées par ce miliea. Il n*y a point de fait analogue à celui-ci dans les phénomènes du son , et je ne puis m*iroaginer un simple milieu élastique modifié par les particules du corps qui le contient, de manière à former an choix aussi extraordinaire dans les ondes qu'il arrête et qu'il transmet. Nous pouvons supposer, en effet , que l'éther est un milieu composé, consistant en d'autres milieux dont les particules sont les derniers atomes de la lumière , et que les ondulations du même éther dans les corps transparents sont de manière ou d'autre affectés par l'affinité d'atomes similaires dans Véther et dans le corps qui réfracte. Mais ceci ne fait que reculer la difficulté , et la production d'un pareil système de rayons défectifs par l'action d'un milieu transparent, des gaz, par exemple, forme une difficulté formidable dans ta théorie des ondulations. »

« Quelle que soit, ajoute M. Brewster en terminant» l'hypothèse destinée à embrasser et à expliquer cette classe de phénomènes, les faits ouvrent un vaste champ de recherches. Â l'aide des gaz absori>ants , on peut étudier avec la précision la plus délicate l'action des éléments d'un corps dans toutes leurs variétés de combinaisons, sur des rayons de lumière défmis et facilement reconnaissables » et nous pourrons découvrir des analogies curieuses entre leurs affinités et celles qui produisent les lignes fixes dans les spectres des astres. Cependant l'appareil i-equis pour se livrer avec succès à de pareilles recherches ne peut être employé dans des appartements ordinaires. Des lentilles d'un grand diamètre, des héliostats bien faits » et des télescopes d'une grande ouverture sont absolument nécessaires à cet effet. Mais avec de pareils auxiliaires , il serait aisé de construire des combinaisons optiques, au moyen desquelles on pourrait observer les rayons manquants dans les spectres de toutes les étoiles flxes, jusqu'à celles de dixième grandeur, et étudier les effets delà combustion variAle qui répand la lumière devant les soleils des autres systèmes. »

M. Brewster voyedt donc dans les faits que nous avons rappelés une objectton imposante contre le système des ondulations, et cette objecticm semblait devenir plus redoutable encore lorsqu^on tenait eompte du second genre d'absorption que nous avons déjà étudié, Tabsorption par les milieux colorés. Pour M. Berschell, cette objection perdit presque aussitôt l'importance qu*y attachait M. Brevster ; voici, en effet, comment l'illustre savant anglais s*en explique :

« Si , ne considérant» dit-il , que le fait général de lopposition et de l'extinction que subit la lumière dans son passage à travers les divers milieux , nous venons à comparer la théorie de l'émission et la théorie des ondes, nous trouverons que la différence qui existe dans lenr manière de rendre compte des phénomènes de l'absorption est tout à l'avantage de cette dernière ; car, si nous voulons essayer d'expliquer l'extinction de la lumière par le système de l'émissiou, obligés que nous sommes alors de considérer la lumière comme un corps matériel , nous sommes forcés d'admettre l'anéantissement de la matière : or, qui ne sait que ce fait est impossible ? Mais rien ne nous empêche d'admettre une transformation de la matière , auquel cas il doit nous être permis de chercher parmi les agents impondérables, tels que la chaleur, rélectricité, etc. , ce que devient la lumière ainsi réduite à une sorte d'inertie. Le pouvoir calorifique des rayons solaires donne au premier abord un caractère plausible à l'idée de la transformation de la lumière en chaleur par voie d'at)sorption. Mais si l'on vient à examiner la question de pins près, on la trouve entourée de toutes parts des difOcultés les plus grandes. L'on se demande, par exemple, comment 11 se fait que les rayons les plus lumineux ne soient pas les plus calorifiques, mais qu'au contraire encore l'énergie calorifique soit réservée dans sa plus grande intensité à des rayons qui, relativement à d'autres, ne possèdent que de faibles pouvoirs (umioeux. Ces questions, ainsi que plusieurs autres delà même nature^ pourront peut-être un jour se résoudre; mais dans l'état actuel de la science, il est impossible d'y répondre d'qne manière satisfaisante. Ce n'est donc pas sans raison que cette question : Que devient la lumière dont les physiciens du siècle dernier se sont tant occupés? a été considérée comme noe question tout à la fois de la plus haute importance et de la plus

grande obscurité par les partisans du système de l'émission. D'ha c6té , la réponse à cette question fournie par la théorie ondnlatdre est simple et directe. La question : Que devient la lumière? se confond avec cette autre question plus générale : Que devient le mouvement? à laquelle les principes admis en dynamique donnent pour réponse qu'il se perpétue à Jamais. Rigoureusement parlant, aucun mouvement n*est entièrement anéanti; mais il peut être divisé, et les parties en lesquelles il a été divisé peavent se faire opposition , et par là môme se détruire. Un corps choqué, quoique parfaitement élastique, ne vibre que pendant qudqaei instants , puis il parait revenir à son état primitif de repos. Mais ce repos apparent, même en ne tenant pas compte de cette portion du mouvement qui peut être détruite par Talr ambiant , n*est autre chose qu'un état de mouvement subdivisé et se détruisant mutuellement , dans lequel toutes les molécules se trouvent agitées par une multitude infinie d'ondulations qui se réfléchissent intérieurement et se propagent en tous sens à travers le corps , étant sans cesse renvoyées par tous les points de sa surface qu'elles viennent frapper successivement. L*on conçoit aisément que lé superposition de ces ondulations doit produire à la fin leur destruction réciproque, et que cette destruction doit être d'autant plus complète que la forme du corps est plus frrégulière et les réflexions intérieures pins nombreuses. »

Pressé par les interpellations de Poisson , qui le défiait de rendre compte dans le système des ondulations de l'ébranlement tumlneos produit initialement dans une portion d'éther limitée, M. Gauchya été amené aussi à étudier le phénomène remarquable de la séparation des ondes primitivement superposées, et de leur disparition totale ou partielle. Il a suffi au géomètre de quelques lignes pour jeter un grand jour sur une difficulté presque inabordable ; nous les reproduisons, en reprenant la question d'un peu plus haut pour que la solution soit plus facilement comprise^

« On peut voir facilement , dit M. Cauchy, comment s*opère généralement la séparation des ondes planes qui, renfermées dans des plans divers , et offrant des longueurs d'ondulations diverses , doivent être censées superposées les unes aux autres, si Ton veut que leur système représente l'état initial d'une très faible portion d*on

DBS OITDULATIONS. 4^9

qfstèmedc moléoalescipcoiiserit dans an espace dont les trois di« nensiatts soient très petites.

9 Celles des ondes planes qa\ se tFoavent eontennes dans des plans divers, on ptatM les parties de ces mêmes ondes qne renfermait primitivement l'espace dont il s'agit» se transportent dans diverses directions indignées par divers rayons vecteurs de la surftiee des ondes » et se séparent ainsi de telle sorte qu'au bout d'un temps donné les seules dont la superposition sut>si8te soient des ondes planes contenues dans des plans très peu inclinés tes uns sur les autres, et passant par un même point de la surftiee des ondes. Ces plans venant à se déplacer ultérieurement, le point de rencontre se déplacera lui-même suivant une certaine droite avec une vitesse de {Hropogation distincte de celle des ondes planes. La série des positions que prend le point de rencontre constitue dans la théorie de la lumière ce qu'on nomme un rayon lumineux. Ajoutons que pour obtenir des mides renfermées dans des plans très peu inclinés les uns sur les autres , il sufdt , dans le cas général , de considérer le mouvement infiniment petit du système de molécules , non A partir du premier instant od ce mouvement est imprimé à une portion du système , mais à partir de l'un des instants qui suivent le premier.

• Quant à la séparation des ondes qui offrent des longueurs d'on* dulations diverses, elle ne peut s'effectuer que dans le cas où une différence entre les longueurs d'ondulation entraine une différence correspondante entre les vitesses de propagation , comme il arrive effectivement quand la lumière se propage , non dans le vide, mais dans les corps diaphanes.

• Observons encore que l'état initial d'un système de molécules , on plutôt d'une portion de ce système, étant arbitraire , le système d'ondes planes qui représente cet état initial , et qui s'en déduit par une formule connue , peut varier h l'infini , comme cet état même. 11 en résulte que , parmi les ondes planes correspondantes aux diverses longueurs d'ondulation, les unes doivent être très sensibles, tandis que d'autres peuvent f être beaucoup moins, et disparaître presque entièrement. On ne devra donc pas être surpris de voir dans la th(!orie de la lumière les rayons doués de réfktingibitités diverses lorsqu'on les dispersa par le moyen du prisme , offrir des totensltés variables , non seulement avec les longueurs d'oodula-

tlons correspondantes 9 mais encore avec la nature des corps doirt ils émanent, ou qu'ils traversent ; et l*on devrait s'étonner au contraire s'il en était autrement Ainsi doivent être évidemmcDt ewfiquées les raies brillantes et obscures découvertes dans le tfecXn solaire et dans ceux que fournissent les autres corps luminear. C'est pour le même motif que la forme et la vitesse des ondes pith pagées à la surface d'un liquide varient avec la forme de la portiOB de cette surface primitivement soulevée ou déprimée. »

Qui pourrait nier que cette explication de M. Caacby ne soit très simple et très naturelle? Les raies du spectre ne doivent pas nous surprendre, leur absence seule dans le plus grand nombre do cas serait un mystère inexplicable!

Même après ces notions si Justes et si ibciles à saisir, il restait encore un grand pas à faire ; il fallait développer, préciser et dé* montrer l'idée encore vague de M. Herscbell, qui avait ramené la question difficile de l'extinction ou de Talisorption d'nn rayon de lumière à celle d'un mouvement subdivisé, et dont les subdivisions se détruisent mutuellement, c'est-à-dire qu'il fallait rattacher la question de l'absorption et des raies au grand et fécond principe des interférences. Or, c'est ce qu'a essayé dans ces derniers mois ud savant physicien allemand, M. Erman. Nous allons reproduire avec quelques. réflexions critiques le curieux mémoire qu'ila adressé à l'Académie des sciences , et qui a été lu dans la séance du 2i ocr tobre 1844.

« Toutes les fois qu'un faisceau de lumière blanche, en passant d'un milieu dans un autre, se divise en une portion réfléchie et une poition réfractée, la somme des pouvoirs éclairants de ces deux portions est moindre que l'intensité du faisceau primitif. L'acte même de la réflexion et l'acte du passage par un milieu quelconque amènent donc l'un et l'autre une perte de lumière dont la cause, dans les deux cas , est assez vaguement qualifiée d'al>sorption. Mais, faute d'en avoir étudié les détails, ce fait aussi simple, et qui parait si intimement lié à la cause première de la vision , était demeuré sans explication , et on ignorait même s'il viendrait à Tappaî de l'une ou de l'autre des deux théories de la lumière. En effet, si, réfléchie à la surface , ou ayant passé par une couche d'une substance donnée , la lumière nous revient à la fois affaiblie et fortement oo*

DES Oa'>(UULATIONS. 44 1

lorée, est-ce à ime affinité cbimique, ou , en d'autres termes , à «ne prédilection inexplicable de cette substance pour certaines espèces de particules lumineuses qu'il faut attribuer ce phénomène^ ou bien à des conditions purement dynamiques qui , en calmant certaines ondulations du faisceau primitif, laisseraieat subsister les autres? Poser cette question , c*est demander une théorie complète de ce que Newton a appelé les couleurs naturelles des corps. Mais il est très probable que cette même théorie expliquerait encore plusieurs cas où Tabsorption affaiblit Fintensité de la lumière comparée sans influer sensiblement sur sa teinte. U suffirait nommément d'admettre que, dans ces derniers cas, l'absorptior^» sans différer de cause avec les absorptions décidément colorantes, ait porté sur un plus grand nombre d'espèces de lumières; car, en effet, un assemblage discontinu de rayons doit s'identilier d'autant plus avec de la lumière continue ou blanci\e que le nombre des lacunes entre ses parties constituantes augmente davantage.

» 11 est étonnant que la théorie dès phénomènes d'absorption ait encore fait si peu de progrès, puisque la marche des recherches qui devaienty conduire était nettement indiquée d'avance. U me semble, en effet, que ces recherclies doivent se borner : 1° à décomposer, à Taide de prisme , la lumière sur laquelle l'absorption a agi; 2p à caractériser les rayons qui ont été éteints , par le seul moyen que Toptiqoe nous fournit pour cet effet, je veux dire par la mesure des longueurs de leurs ondes, et S"" enfin, à voir si les longueurs d'ondes des rayons absorbés sont liées par quelque loi qui expliquerait leur disparition.

9 Cette méthode me paraît propre à l'analyse de toutes les absorptions, soit que la réflexion ou le passage par un milieu les ait causées. Son application à l'examen des couleurs naturelles dues à la réflexion , aurait c^ndant un attrait particulier, en ce qu'elle vérifierait de suite l'hypothèse que Newton a émise sur ce phénomèae, il y a plus d'un siècle. L'interférence delà lumière réfléchie à la surface, avec celle qui, avant son retour, et suivant la natuje de la substance, y aurait plus ou moins pénétré; voilà traduite, dans le langage de la théorie des ondes, la cause que Newton assignait à l'origine des couleurs. Yérifler son hypothèse , c'est donc , comme on le sait , et comme le prouvera aussi l'analyse d'un cas

44^ STSTJCIIE

malogoe qui va nous occuper dans la suite, essayer si tout spectre formé par la décomposition d*une couleur contient une ouplusieun raies obscures ou minima d'intensité, et si, dans le cas de plusltors miniroa dans un même spectre , les longueurs d'ondes qui leur répondent sont entre elles dans le rapport d'autant de nombres entiers et impairs.

9 De pareilles analyses des couleurs naturelles n'ont cependant Jamais été faites ; Je me propose de m'en occuper inoessammest, et Je me borné pour le moment à exposer un travail snr deux cas d'absorption colorante par réfraction.

» Voici d'abord l'énoncé de mes résultats :

» 1^ Les oodleurs que prend la lumière blanche en passant par des vapeurs d'iode ou des vapeurs de brome sont dues à l'InterféreDce.

» 2"* Cette interférence est, dans les deux cas , du genre que Je me propose de nommer interférence simple, c'est-à-dire qu'elle résulte de la séparation du faisceau primitif en deux faisceaux seulement.

» 3o Après le passage par Tiode, le retard de l'un des deux ftdsceaux sur l'autre est de 329 demi-ondulations d'un rayon dont l'indice est de 1,6320S dans un flint qui, pour les lignes G,D,E,F de Fraunhofer, donne les indices de réfractions correspondants 1,62752, 1,63280, 1,63962, 1,64585: réduit au mouvement de la lumière dans le ^vide , ce retard équivaut à un Intervalle de 0«"',09849.

9 4* Après le passage par le brome, le retard de l'un des Ihisceaux sur l'autre est de 341 demi-ondulations d'un rayon dont l'indice de réfraction dans le flint ci-dessus désigné est de 1,63249 : réduit au mouvement de la lumière dans le vide, ce retard équivant h un intervalle 0™'n,12174.

» ^ Les stries noires découvertes dans le spectre de la lumière solaire par Woliaston et Fraunhofer, et celles que M. Rrewster a fait connaître dans le spectre d'une lumière quelconque qui a pasK par l'acide nitreux , ont très probablement la même origine. Mais il faut admettre que tant^ans le passage par l'atmosphère qui se* raît la cause du premier de ces phénomènes que dans le passage par l'acide nitreux , le faisceau primitif se sépare en plus de deux portions différemment retardées chacune.

0 6<* Cette dernière hypothèse parait d'autant plus admissible que,

DES OHBIJLATIONS. 443

mis de certaines efreonstances de tempëratare et de pnresslaii, les Tapeurs d'iode et de brome opèrent également oette triplifioattoti da finlscean primitif, et Tlnterférenee composée qui en est une suite.

• Je passée la description de l'appareil et des expéri«ices qnl m'ont conduit àees résultats.

' * Un excellent prisme de flint de râtelier de Prannhofer fàt fixé devant robfeetlf de la lunette horlKmtale'd'an théodolite de Munich ; un système de yIs servait à placer ce prisme tellement que , son arête réfringente étant verticale, Il donnait la déviation minimum au rayon qu'il amenait dans l'axe optique du télescope. Le prisme une fols établi , la lunette lui communiquait ses mouvements, sans déranger sa position relaltivemtet à Taxeoptique. La lumière sur laquelle l'absorption devait «gir s'introduisait par une fente verticale, dont la largeur pouvait être indéfiniment réduite à l'aide d'une vis micrométrique. Les distances de cette fente d'entrée au centre du théodolite et à l'arête du prisme étaient connues à un dix-roliilème près. Je oie suis servi tantôt de lumière solaire Irrégulièrement réfléchie sur un mur éloigné d'environ 20 mètres , lantôt des rayons émanés d'une lampe à double courant d'air, et concentrés dans le plan même de la fente d'entrée par un réfracteur cylindrique à axe vertical. Pour peu que le temps fât favorable, le premier mode d'éclairage m'offrait dans le champ de la lunette plusieurs centaines des stries dites de Fraunhofer. Les milieux dont le pouvoir absorbant deyait être examiné se plaçaient tantôt entre Tobservateur et la fente d'entrée , tantôt au-delà de cette fente, et au-delà même du réfracteur, qui alors concentrait ie faisceau déjà influencé par lesdits milieux. Quant aux caractères essentiels des spectres qu'ils aident à produire , et nommément à leurs stries perpendiculaires ^ ces deux emplacements sont tout-à* fait identiques. Le dernier est cependant préférable , en ce qu'il amoindrit les stries horizontales', dues à des endroits opaques ou à d'autres défectuosités accidentelles des vases qui renferment les absorbants.

» Après avoir mesuré l'angle réfringent de mon prisme , il est de 45® %' 34^ j'ai employé l'appareil que je viens de décrire à l'étude des absorptions opérées par, V l'atmosphère de la terre ,

444 ftTSTfcME

CD produisant les stries ou raies dites de Fraunhofer ; 2* Tadâe nitreux; 3* les vapeurs de brome ; 4' les vapeurs d*iode ; 6* enfin des lames minces à surfaces parallèles, soit de mica, soit aussi de verre soufflé. La plupart du temps les différents absorbants furent interposés chacun pour soi ; mais j'ai fait usage aussi de deux à la fois, placés l'un derrière Fautre , sur le passage du fajsceau luraineia. Je me suis pleinement convaincu par là que les rayons éteints dans un milieu ne sont jamais rétablis par un autre , et cfue Taction absorbante de chacun dos milieux que j'ai examinés est entièrement iodépeudaDte des absorptions que la lumière a éprouvées avant d'y entrer. Dans toutes les parties de mes recherches, robservation directe se réduisait à mesurer ]a déviation minimum imprimée par le même prisme à cba(!un des rayons éteints ou réduits au minimam d'intensité. C'était, en d'autres termes, déterminer la positi<m angulaire du milieu de chaque raie noire qui se présentait dans m spectre donné. 1^'iudice de réfraction e pour chaque rayon éteiat se déduisait alors de la formule connue :

si»(A + D + 3) ^~ sin^A

où D + a désigne la déviation minimum observée, et A=:45<» 23' 3f ', l'angle réfrlngent,du prisme. Si Ton substitue pour D , 33* */, et si l'on désigne par £=;= 1,63207 l'Indice de réfraction qui y répond, la formule précédente devient :

^ . cosi(A4.D) <? = E + — ~V^- i^siu 1'= 1,63207 + 0,00068565 a.

» On trouvera ci-après les valeurs de è que des mesures répétées }usqu'à treize fois sur une même raie et en variant toutes les cirooastances accidentelles qui pouvaient tant soit peu influer sur les résultats, m'ont offert dans le spectre delà lumière qui avait passé par les vapeurs d'iode et par celles de brome. Ces résultats prouvent suffisamment que la couleur de ces gaz , loin d'être une couleur simple , se compose , au contraire , d'un nombre étonnant de teintes élémentaires choisies comme par fantaisie et à tour de rôle dans toutes-^ les parties du spectre. Mais comme la marche des nombres S, cl partant aussi la marche des e ou indices de réfraction pour les rayons

éCdsts qui en dérivent, dépend essentiellement de l'angle et de la SQbstanee du prisme qui les a fournis , ces nombres ne sont que d'un bible intérêt pour la théorie. Restait donc , comme nous l'avons prévu plus haut, à traduire ces déviations observées dans les longueurs d*onde qui leur correspondent, ou , en langage algébrique , si L et X désignent les longueursdes ondes lumineuses dans deux rayons auxquels conviennent respectivement, et pour le prisme en question, les déviations minkna D et !> + ^9 il restait à déterminer la forme et les constantes de l'expression :

onde réquatlon qui lie X à L et à ^. La condition X = L pour J = o^ permit d'y substituer d'avance :

x = L(i + fla + *^« + ...),

et il est claîr que cette expression doit se borner à d'autant moins de termes que l'on resserrera davantage les limites de son ap[^ication.

a Voici comment Tobservatlon des raies nofres dans le spectre d'une lumière qiri a traversé une lame de mica , m'a fourni la relation entre X et j.

» Si un faisceau lumineux traverse à angle droit une lame à surfaces parallèles , et d'une substance quelconque, la portion de ce faisceau qui passe directement est suivie d'une autre dont Tintervalle de retard, réduit au vide, est égal au produit de la double épaisseur de la lame par son coefQcient de réfraction. L'interférence de ces deux portions éteint comparativement , ou réduit au minimum d'ioteosité, tous les rayons, dont la demi-longueur d'onde, prise pour la substance de la lame , est comprise un nombre entier et impair de fois dans la double épaisseur de la lame. En langage algébrique, c étant cette épaisseur, et n un nombre entier quelconque, il y aura extinction comparative de tous les rayons pour lesquels :

ân-l-l

•Il suit de là que*'

» 1° L'analyse, par un prisme d'une lumière qui a traversé une

lame de mica ou .une autre plaque à surfaces paraUèlea» doit oSrïr dans le spectre autant de parlies obscures ou comparativement noires queTéquatioii qui précède comporte de vériflcatioBS pour l'cpaisssiir de cette plaque ;

B 2? Que ces bandes ou raies obscures seront d'autant plus nombreuses, plus serrées , et par la mtaie paraîtront d'autant moias tranchées que i sera plus grand.

9 II Ya sans dire que ebacone de ces prévisions est pleinement vé^ riflée par Texpérience , car le rayon lumineux qui a traversé uas lame de mica donne un spectre sillonné, suivant sa longueur, par des raies perpendiculaires; quoique vu à l'œil nu par la lumièie tranimlse ou la lumière réfléchie, la lame ne présente qu'une blancheur continue. Une plaque de 0"^">,0452 est éminemment propre à la reproduction de ces lignes d'absorption. On voit de plus que si, dans le spectre produit par une lame que Ton a choisie au hasard, ou marque de o la raie noire dont la déviation minimum D -h j diffère le moins de D; de 1 , la raie noire qui la suit Immédiate* ment, vers la partie violette du spectre , et ainsi de suite jusqu'à la raie marquée m, et déviée de D + 4^ chaque mesure d'une valeur de J offrira une équation de la forme :

(I) (2n+l)(l+aA+*A'+...) = (2n+2m+l) (i+a*+6»-+..).

dans laquelle j et m étant c<mnus par l'observation , il ne reste d'inconnus quen. A, a, £.

» Quant au nombre de termes qu'il faut garder dans l'expression de X, et partant aussi dans chaque membre de la dernière équatioo, Je remarque d'abord que l'hypothèse la plus simple , celle où

est réfutée par chacune de mes nombirèuses séries d'^Asenralioai: repiquons, en effet, l'équation

(2n+ 1) (l+aA] = (2n4.2m + l)(l+aJ)

et supposons d'abord a négatif, la différence entre deux valeurs consécutives de S devrait diminuer à mesure que m augmente; en d'autres termes, dans le spectre d'une lumière qui a traversé de ^ mica, les distances angulaires de deux raies consécutives ëiminuerafent du rouge au vMet : ot', vingt séries de mesures de ces in-

DES ONDULATlOtfS. 44?

tervalles relatives à autant de lames d'épaisseurs différentes» m'ont constamment donné un résultat contraire. Les interyalies entre deux raies ceoséeutives augmentaient du rouge au violet , et cet accroissement était d'autant plus sensible que la lame absorbante était plos mince. J'avoue même que , frappé de ce résultat inattendu , J'ai era un instant à une valeur positive du nombre a : cette fajrpothèse équivaudrait à admettre que dans le mica les ondes de la lumière violette seraient plus longues que celles de la lumière rouge. A l'appui de cette supposition éminemment paradmtalu, il arrivait eneore que Jointe à edie de m négatif , l'équation qui précède ^A*ait une approximation superficielle , Il estvrai,maisa88es ft*appante au premier aspect , entre les valeurs de i calculées et celles qu'avait fournies rol)servation. J'ai cru devoir mentioQner ce fait, quoique Je me sols convaincu depuis que a négatif, et que cette valeur négative J<»int à une valeur sensible du coefficient ft, forme la' seule hypothèse admissible. On s'y arrêtera d'autant plus Volontiers qu'elle satisfait phinement et mieux qu'aucune autre à toutes les observations que Ton trouve ci-après. Ce serait seulement si l'on ire^lait étendre l'expression précitée à des j plus grands que quarante minutes , que deux Coefficients tvé MfAralent plus; Il faudrait alors leur ajouter un terme en è^.

» Restreinte comme nous v^ons d'eil ooAvenIr, TéquâtiOt) qui donne ^devient:

dans laquelle;} = — a A — b6?.

» Que l'on répète maintenant la tnesuM des varlathms t, tioH seulemttit pour les raies marquées — m, + o, -j- ^> d«DS le spectre d'ufee himière qui a traversé une iaïue eboiaif au haiard , mais aussi pour les systèmes analogues fournis par d'autres lames de différentes épaiflseors» et «oient ne^>ex^tlvement fi^ft', ... )«*$ le nombre des valeurs correspondantel^ de m et de ^ relatives à une de ces lames , il en résultera ^ -f- p! + ... + fx^, équations de la fornie 1 ou â entre 2 v 4- 1 iBeonnue& D^s les observations que j'ai soumises au calcMltOn avait ^i 4 /+ ... -f-iA^^EMetycS. 11 y avait donc 96 équations entre douce inconnues, r^Ues en sorte que

448 STSTKMr

dix d'entre elles, savoir, cinq valeurs de A et cinq valeurs de n, n'entraient deux à deux que dans les équations fournies par une mène lame , tandis que les deux autres inconnues a et ft, dont la détermination formait le vrai but du calcul, se trouvaient Tune et l'autre dans chacune des Q6 équations. En résolvant ces dernières d'après la méthode des moindres carrés , j'aî trouvé

La relation entre les longueurs d*onde de différents rayons et les déviations minima, SS"" 40' + ^, qu'ils subissent dans un prisme de flint de Munich , de 45<' 23' 34'', est dès lors

elle équivaut à la relation suivante entre les longueurs d*onde et ks indices de réfraction e pour une réfraction quiconque opérée par du flint de Munich

J'observe toutefois que ces expressions ne doivent pas s'appliquer au-delà des limites i = 35' o\\ez=z\ ,65258.

» Voici aussi, pour les cinq séries d'observations, les valeurs de A, de n et des épaisseurs c des lames qui les ont fournies.

II. A = +0',6a,n=40, t= ËLLii::^ ==0— ,008099. IILA = — 0'80,« = l28,i= ^^'^^^""P)—o— ,025717.