VOIE LACTÉE. TACHES DU SOLEIL

William Herschell, fils d’un'musicien distingué du Hanovre et artiste lui-même, s’était fixé en Angleterre dans une petite ville où il était en même temps organiste et professeur. Voulant approfondir la théorie de son art, il avait entrepris l’étude des mathématiques, quand, par occasion, il se trouva lancé tout à coup dans l’optique et l’astronomie, qui devinrent la source de sa grande illustration. Un petit télescope newtonien était tombé entre ses mains et la contemplation du ciel l’avait transporté d’enthousiasme. Il voulut se procurer aussitôt un instrument semblable, mais le prix demandé était fort au-dessus de ses ressources. Loin de se laisser abattre par cet obstacle, il prit une énergique résolution et tenta de construire un télescope de ses mains. En 1774, à la suite de nombreux essais sur le métal et la forme des miroirs, l’instrument fut achevé et consacré par Herschell à ses premières études.

Il n’avait qu’un mètre et demi de foyer, mais bientôt l’habile constructeur en créa de plus grands, ayant trois, cinq, sept et môme douze mètres de distance focale, et leur appliqua d’importants perfectionnements.

La réflexion de la lumière sur un miroir occasionne toujours la déperdition d’une portion notable de cette lumière. Si donc on pouvait éviter l’emploi des petits miroirs destinés dans les télescopes de Newton et de Grégory à renvoyer les rayons réfléchis du grand miroir vers l’oculaire, il devait en résulter un avantage considérable. Herschell y parvint en inclinant un peu son réflecteur par rapport au tuyau, et en rejetant ainsi l’image de côté : l’observateur étudiait cette image en tenant l’oculaire à la main et en tournant le dos à l’objet. Il y avait bien là un inconvénient, car le sommet de la tête de l’observateur empêchait une partie des rayons lumineux de pénétrer dans l’instrument, et cette disposition ne pouvait être appliquée qu’à des télescopes de très-large ouverture. Or Herschell était arrivé à se servir d’un miroir de lm,47 de diamètre.

Ce miroir pesait plus de 1,000 kilogrammes. Pour pouvoir changer l’orientation de l'instrument qui le portait, on fut obligé d’établir un immense appareil de bigues, de poulies et de cordages, et celte construction, montée sur des roulettes, était déplacée tout d’une pièce à

l'aide d'un treuil. L’observateur montait sur un petit balcon fixé au-dessus de l’extrémité supérieure du tuyau.

Avant de parler des belles découvertes d’Herschell, mentionnons la savante et zélée collaboratrice qu’il trouva dans sa famille : « Mademoiselle Caroline Herschell, rapporte Arago(l), passa en Angleterre aussitôt que son frère fut devenu l'astronome particulier du roi. Elle y reçut le titre d’astronome assistant, avec de modestes appointements. Dès ce moment elle se dévoua sans réserve au service de William, heureuse de contribuer jour et nuit au mouvement ascendant et rapide de sa réputation scientifique. Mademoiselle Caroline partagea toutes les gardes de nuit de son frère, constamment l’œil à la pendule et le crayon à la main; elle fit tous les calculs sans exception; elle copia trois ou quatre fois les observations dans des registres particuliers, les coordonna, les classa, les analysa. Si le monde scientifique vit avec étonnement, pendant tant d’années, les publications d’Herschell se succéder avec une rapidité sans exemple, on en fut particulièrement redevable à l’ardeur de Madeselle Caroline. L’astronomie a été directement enrichie de plusieurs comètes par cette excellente et respectable dame. »

(1) Notices biographiques.

Herschell a trouvé dans son fils, sir John Herschell, dont la science déplore la perte récente (1871), un digne soutien de la gloire de son nom. Nous devons rappeler ici le pieux hommage que lui a rendu ce fils, lorsqu’il transforma en un monument commémoratif le plus grand des télescopes dont il s’était servi. « La tête de bronze de l’instrument, dit Arago dans la même biographie, a été placée horizontalement, suivant la ligne méridienne, sur de solides piliers en maçonnerie, au milieu du cercle où jadis existait le mécanisme nécessaire à sa manœuvre. Le 1er janvier 1840, sir John Herschell, sa femme, leurs enfants, au nombre de sept, quelques anciens serviteurs de la famille, se réunirent à Slough. A midi précis, l’assemblée fit plusieurs fois processionnellement le tour du monument ; ensuite elle s’introduisit dans le tube du télescope, se plaça sur des banquettes préparées d’avance pour la recevoir, et entonna un Requiem en vers anglais, composé par sir John Herschell lui-même. Après sa sortie, l’illustre famille se rangea en cercle autour du tuyau, et l’ouverture fut scellée hermétiquement. La journée se termina par une fête intime. »

Avec le télescope dont nous venons de parler, Herschell avait pu pousser le grossissement jusqu’à 6,000. Mais c’est avec un instrument d’une puissance beaucoup moindre qu’il déxli 3

buta dans la carrière de l’observation en découvrant une nouvelle planète, Uranus, située à une distance du soleil à peu près double de celle de Saturne. Cet immense éloignement ne permettait guère d’espérer que si cet astre avait des satellites on pourrait parvenir à les apercevoir, mais Herschell ne se découragea pas, et, poursuivant ses recherches, annonça bientôt que sa planète était pourvue de six satellites. 11 dut commettre une confusion à cet égard, quatre seu ement ayant été définitivement reconnus; mais il signala les particularités tout à fait exceptionnelles que ces satellites présentent : leur mouvement dans des plans perpendiculaires à l’orbite de la planète et le sens rétrograde de ce mouvement, c’està-dire inverse de tous les mouvements connus des satellites et des planètes (1).

Le monde de Saturne fut l’objet des observations persévérantes d’Herschell. Il ajouta deux satellites à ceux qui étaient déjà connus, ce

(1) Ces singularités anomales qui se présentent aux limites les plus reculées de notre système solaire, comme pour nous préparer à voir le fil de toutes les analogies rompu quand nous passerons à d autres systèmes, n étaient appuyées jusqu'ici que sur le témoignage unique de celui qui avait découvert ces satellites et qui seul avait pu les voir. J’ai été assez heureux pour réussir à confirmer, de la manière la plus complète, les résultats trouvés par mon père. (S. John Herschell, Traité d’ Astronomie).

qui , avec un autre découvert de nos jours, porte le nombre total à huit. Le déplacement de certaines taches fit reconnaître la rotation de la planète, qui est beaucoup plus rapide que celle de notre terre; car elle s’opère en dix heures et quart. L’anneau fut reconnu composé de plusieurs anneaux concentriques et animé aussi d’un mouvement rotatoire. Aux époques où il est seulement visible par la tranche un singulier effet est produit par les satellites qui se projettent sur lui : on dirait des grains de chapelet qui se meuvent le long d’un fil.

Ajoutons la découverte de la rotation de Mars, celle de son atmosphère très-étendue, ainsi que des taches blanches de ses pôles, indiquant probablement des surfaces de glace et de neige de dimensions variables selon les saisons, que l’inclinaison de l’axe donne à cette planète comme à la nôtre.

Herschell attribua les bandes de Jupiter à des courants atmosphériques analogues aux vents alizés; les taches du disque qui servent à déterminer la durée de la rotation de l’astre lui parurent être des nuages, et ce qui paraît bien le montrer, c’est qu’on ne peut attribuer qu’à leur mobilité par rapport au sol au-dessus duquel ils planent, les différentes valeurs obtenues pour la rotation. L’éclat des satellites varie périodiquement, et de cette circonstance

l'astronomie conclut qu’ils doivent tourner sur eux-mêmes, de manière à présenter toujours comme notre lune la même face à la planète.

Passons maintenant des recherches relatives à notre système à celles qui concernent l’astronomie stellaire dans laquelle, à l’aide de leurs instruments perfectionnés, Herschell, et plus tard son fils, ont fait une riche moisson d’admirables découvertes. Une étude très-attentive des étoiles temporaires et périodiques, dont nous avons parlé dans le dernier chapitre, fut suivie par celle des étoiles doubles, triples et quadruples, assez abondamment semées sur le firmament pour que sur quarante étoiles on doive en compter une de cette espèce. L’observation suivie de plusieurs doubles ou binaires fit voir à Herschell que l’une tourne autour de l’autre et qu’en même temps leur distance angulaire augmente «t diminue périodiquement ; Savary constatant en outre la conformité de ces mouvements aux deux premières lois de Képler, l’extension de la gravitation à ces astres lointains fut acquise. On remarque souvent des teintes différentes dans les systèmes binaires : la plus forte étoile est la plupart du temps rouge ou jaune; la plus faible d’un vert ou d’un bleu assez prononcé. Il y a quelquefois dans ces différences un simple effet de contraste, mais on ne peut admettre cette cause partout et une si grande ma-

gniticencp du monde astral est assurément une réalité. 11 J u couples dont les deux éléments sont bleus, d’autre» aù je blanc se trouve associé avec le rouge pourpre , ou i>0 rangé est accompagné par un beau bleu. L étoile triple gamma d’Andromède se compose d’une étoile rouge jaunâtre et de deux étoiles vertes. A l’extrémité de la série serait placé le groupe splendide signalé par J. Herschell auprès d’une des étoiles de la Croix du Sud. Il est formé par cent dix étoiles dont une douzaine seulement dépassent la dixième grandeur. Deux des principales sont rouges, une est d’un bleu verdâtre, deux sont vertes et trois d’un vert très-pâle. L’ensemble, dit l’astronome, fait l’effet d’un écrin de pierres précieuses.

II ne faut point donner au nom d’étoiles fixes un sens absolu. On a déjà reconnu que quelques-unes d’entre elles se meuvent, mais ce déplacement a lieu avec une lenteur extrême. Leurs distances angulaires varient et dans la suite des siècles l’aspect des constellations sera modifié. Jusqu’à présent l’étoile à laquelle on a reconnu le mouvement le plus rapide, disons plutôt le moins lent, se trouve dans le Cygne, hile parcourt environ cinq secondes par an sur le ciel; à la distance énorme où elle se trouve un petit arc de trois quarts de seconde représente le diamètre de l’orbite ter-

restre, elle en parcourt donc sept dans «« an‘ ce qui donne une vitesse do .soixante-quatre

kilomètres par coooll(]e-

ce mouvement propre , qui a lieu dans des sens divers, un autre mouvement selon une direction unique a été reconnu par Herschell avec une généralité suffisante pour en conclure le mouvement de translation de notre système planétaire. Il a prouvé « que notre soleil se meut, que sous ce rapport aussi cet astre éblouissant, immense, doit être rangé parmi les étoiles, que les irrégularités, en apparence inextricables, de tant de mouvements propres stellaires , tiennent en grande partie au déplacement du système solaire, qu’enfin le point de l’espace vers lequel nous nous avançons chaque année est situé dans la constellation d’Hercule. » (Arago.)

Nous éprouvons de la difficulté à nous figurer les prodigieux espaces qui nous séparent des étoiles. Le mouvement de la lumière, de cette lumière dont les ondulations n’emploient que huit minutes pour nous venir du soleil, peut nous y aider. Ainsi nous dirons qu’il faut dix ans environ pour qu’un rayon nous arrive de Sirius, l’étoile fixe la plus brillante de notre ciel. Pour les étoiles les plus éloignées il faut compter des siècles : les plus petites de celles qu’on aperçoit à l’œil en sont, d’après Herschell, douze fois plus éloignées que les

étoiles de première grandeur, et celles que le télescope atteint dans les profondeurs de l’espace dépassent deux mille fois cette dernière distance.

Les conceptions spéculatives, que le philosophe Kant et le géomètre Lambert avaient émises sur l’architecture générale des cieux, ont été établies par Herschell sur la solide base des observations précises. Jaugeant systématiquement le ciel , c’est-à-dire comptant les étoiles contenues dans le champ de son téleseope dirigé successivement sur toutes les régions de la sphère, il est parvenu à fixer la place de notre système solaire dans la voie lactée, considérée par lui dans son ensemble comme une nébuleuse. C’est proportionnellement aux nombres ainsi obtenus que varie l’épaisseur des couches dans chaque direction, et on peut construire la forme générale, qui paraît être une lentille aplatie ayant un grand axe de huit cents fois la distance de Sirius à la terre avec un petit axe égal à cent cinquante de ces unités. Actuellement notre soleil, plongé dans ce tourbillon, a une position assez écartée du centre.

Dans les recherches auxquelles il se livrait à l’aide de son puissant télescope, l’astronome entrevoyait les évolutions futures du système sidéral. Les points où se réunissent les deux branches de la voie lactée figurées sur les car-

tes célestes, et dont l’une est située vers Cassiopée, l’autre vers le Scorpion, lui paraissaient exercer une attraction sur les étoiles voisines. 11 soupçonnait dans l’éclatant amas d étoiles placé au milieu du Cygne une tendance à la rupture. Cet amas contient 330,000 étoiles, dans la moitié paraît attirée dans un sens, tandis que l’autre paraît attirée dans le sens opposé. Herschell estime à dix-huit millions le nombre d’étoiles que le télescope permet de distinguer dans la voie lactée; jusqu’à l’invention de cet instrument on n’avait pu en compter que huit mille sur toute la surface du ciel.

Des milliers de nébuleuses se montraient au savant observateur au fond de la sphère étoilée. Dans le splendide règne astral comme dans les autres règnes de la nature, la science réclamait une classification. Herschell distingua d’abord les amas stellaires en amas globulaires et en amas irréguliers présentant un état moins avancé de concentration ; dans une autre classe, il rangea les nébuleuses considérées comme insolubles, et une dernière classe comprenait les nébuleuses proprement dites, où il n’y avait pas d’apparence que la nébulosité pût se résoudre en étoiles. Celles-ci se subdivisaient en espèces, dont nous ne pouvons mentionner ici que les principaux types : la nébuleuse d’Orion entourant une étoile septuple et composée de flocons nébuleux adhérant par

leurs bords à une foule de petites étoiles; — \u nébuleuse signalée dès 1012 par Simon Mardis, qui la comparait avec justesse à une lumière vue à travers une feuille de corne; l'étoile nébuleuse d’Andromède, nette et brillante au milieu d’un disque nébuleux circulaire qui, dans quelques variétés , prend la forme elliptique et jusqu’à celle d’un mince fuseau pointu aux deux bouts; — la nébuleuse annulaire de la Lyre ; — les nébuleuses planétaires enfin, dont les disques, semblables à ceux des planètes, émettent une lumière douce parfaitement uniforme. Sir John Herschell appelle surtout l’attention sur deux nébuleuses complexes qui paraissent des systèmes d’une nature toute particulière : l’une consiste en une nébulosité globulaire, large et brillante, entourée d’un double anneau, ou plutôt d’un simple anneau divisé en deux lames sur les deux cinquièmes de sa circonférence; l’autre composée de deux nébuleuses légèrement ovales, dans un haut degré de condensation, et unies par un col qui est à peu près de même densité. « Sous quelque point de vue qu’on envisage les nébuleuses, dit cet astronome, elles otiient un champ inépuisable de spéculations et de conjectures. On ne saurait douter qu’elles ne soient, pour la plupart, formées par une agglomération d’étoiles, et l’imagination se perd dans cette série inter-

minable qu’elle entrevoit, de systèmes qu se groupent pour former d’autres systèmes, de firmaments qui composent d’autres firmaments. D’autre part, s’il est vrai qu’une matière lumineuse et phosphorescente existe disséminée dans l’immensité de l’espace, à la manière d’un nuage ou d’un brouillard, tantôt revêtant des formes capricieuses comme les nuages véritables chassés par les vents, tantôt se concentrant autour de certaines étoiles, à la manière des atmosphères des comètes, nous devons naturellement demander quelles sont la nature et la destination de cette matière nébuleuse. Est-elle absorbée par les étoiles dans le voisinage desquelles elle se trouve, et leur fournit-elle en se condensant un supplément de chaleur et de lumière? Se ramasse-t-elle, par une concentration progressive due à la gravitation, de manière à fonder de nouveaux systèmes stellaires ou des étoiles isolées?... » D’autres travaux d’Herschell nous font revenir tà notre monde et à notre soleil, dont il sut pénétrer sous beaucoup de rapports la mystérieuse structure. L’astronome anglais Wilson avait découvert dès 4774 que les taches de cet astre étaient des cavités. Il avait suivi les modifications d’une belle tache ronde environnée d’une pénombre également circulaire. Celle-ci cessa bientôt d’être concentrique comme lors de la première observation; la partie tournée

vers le centre du soleil devint de moins en moins large et finit par disparaître, tandis que la partie opposée conservait à peu près les mêmes dimensions. La tache reparut au bout de quatorze jours sur le bord oriental, et les mêmes phases se reproduisirent à mesure que la tache revenait vers le centre, où la pénombre montra de nouveau une parfaite symétrie autour du noyau plus obscur. Ces apparences étaient frappantes; la pénombre correspondait évidemment au talus d’un évasement conique et le noyau au fond où il aboutissait. En dehors de ces modifications, les taches en

présentaient d’autres très-singulières qu’IIerschell s’attacha à décrire. D’un jour à l’autre et même d’heure en heure elles semblaient s’élargir et se resserrer, changer de forme, disparaître ou se séparer en deux ou plusieurs taches. En cas de disparition, l’obscurité centrale se resserrait de plus en plus et s’évanouissait avant les bords. 11 ne put expliquer de tels changements que par un état violent d’agitation de la surface de l’astre. Pour montrer l’énorme amplitude de tous ces mouvements, il cite une tache qui, d’après ses mesures, avait dix-sept mille lieues de diamètre, et dont les bords pour se rapprocher ont dû parcourir plus de quatre cents lieues par jour. Dans l’hypothèse à laquelle il s’arrêta relativement à la constitution du soleil, le corps central

était solide. Au-dessus s’étendaient plusieurs atmosphères superposées jusqu’à une photosphère maintenue en ignition par une cause inconnue. A une certaine distance du noyau se trouvait une couche de nuages ayant un pouvoir réflecteur absolu , afin d’arrêter la chaleur transmise par l’enveloppe lumineuse et de préserver ainsi les habitants qui, d’après cette combinaison, pouvaient résider sur l’astre. Les taches provenaient d’éruptions gazeuses parties du noyau et produisant des ouvertures à travers lesquelles on pouvait apercevoir le noyau obscur. La pénombre correspondait aux parois de la couche nuageuse traversée. A la suite d’observations plus précises aidées par de nouveaux instruments, on a généralement abandonné ces conjectures, qui ont été le point de départ des récentes découvertes relatives à la constitution de l’astre central.