CHAPITRE I

et se distribuer dans la masse qui est au-dessous. Au reste , l'astronomie n'a rien à démêler avec cette vérité , tous les effets de l'atmosphère dans les modifications des phénomènes astronomiques étant les mêmes , soit qu'on lui suppose une étendue limitée ou non .

57. D'ailleurs , quelque idée que nous adoptions, il est également certain que, dans les limites dans lesquelles elle possède une densité appréciable , sa constitution est la même sur tous les points de la surface de la terre , c'est-à-dire sur la grande échelle , et sans avoir égard aux causes temporaires et locales de pertuibation , comme les vents , et aux grandes fluctuations , de la nature des flots , qui y dominent dans une immense étendue ; en d'autres termes , que la loi de diminution de densité de l'air , à mesure que nous nous élevons au-dessus du niveau de la mer , est la même dans toute colonne dans laquelle nous pouvons le concevoir distribué , ou de quelque point de la surface que nous puissions partir. On peut donc le considérer comme consistant en couches successivement superposées , chacune de la forme d'une coquille sphérique , concentrique à la surface générale de la mer et de la terre , et d'une pesanteur spécifique moins considérable que celle de la couche immédiatement au-dessous. Cette espèce de distribution de sa masse pondérable est nécessitée par les lois de l'équilibre des fluides dont des observations barométriques démontrent les résultats comme étant en parfait accord avec l'expérience.

Il faut observer cependant que les inégalités des montagnes et des vallées n'influent en rien sur ces couches : elles n'ont pas plus d'action pour modifier leur figure générale sphérique , que n'en ont les inégalités du fond de la mer pour interrompre la sphéricité générale de sa surface.

38. C'est le pouvoir qu'a l'air , conjointement avec tous les milieux transparens , de briser les rayons de la lumière , ou de les détourner de la ligne droite, qui rend la connaissance de la constitution de l'atmosphère importante pour l'astronome. D'après cette propriété , des objets vus obliquement paraissent situés autrement qu'ils ne le seraient pour le même spectateur , si l'atmosphère n'avait pas d'existence : elle produit , relativement aux lieux qu'ils occupent ^ une fausse impression que l'on doit rectifier, en constatant la somme et la direction du déplacement ainsi produit en apparence sur chacun d'eux , avant de pouvoir arriver à la connaissance des véritables directions dans lesquelles ils sont situés par rapport à nous dans un instant donné.

o9. Supposons un spectateur placé en A (fig. point quelconque de la surface delà terre, KAA; ; soient hl , Mm, Nh, les couches successives de densité décroissante dans lesquelles nous pouvons concevoir que l'atmosphère a été partagée, et qui sont des surfaces sphériques concentriques avec Kk , surface de la terre. Soit .S une étoile , ou autre corps céleste, au-delà de l'extrême limite de l'atmosphère : si l'air n'existait pas, le spectateur la verrait dans la direction de lai ligne droite AS. Mais , en réalité , lorsque le rayon de lumière SA aura atteint l'atmosphère , en rf , je suppose , il commencera , en vertu des lois de l'optique , k se plier c»i descendant, et à prendre une direction plus inclinée , comme de. Cette, coiu'bure sera d'abord imperceptible, à cause de l'extrême ténuité des couches: supérieures j mais à mesure que le rayon descendra, les couches augmentant, continuellement en densité , il subira sans cesse une réfraction de plus en plus grande dans la même direction ; et ainsi , au lieu de poursuivre la ligne droite*. SdA , il décrira une courbe Sdcha , toujours de plus en plus concave par en bas et arrivera jusqu'à la terre , non en A, mais à im certain pointa, plus près de S.. Ce rayon ne viendra donc pas trouver l'œil du spectateur ; le rayon par lequel il! verra l'astre n'est par conséquent pas SdA, mais un autre rayon qui, s'il n'y avait, pas eu d'atmosphère , aurait frappé la terre en K , point qui est derrière le specta-

REFRACTION.

teur , mais qui , étant converti par l'air en une courbe SDCBA , frappe réellement en A. Or , c'est une loi d'optique qu'un objet soit vu dans la direction que suit le rayon visuel à l'instant d'arriver à l'œil, sans avoir égard à ce qu'a pu d'ailleurs être son cours entre l'objet et l'œil : ainsi l'étoile S sera vue , non dans la direction AS , mais dans celle de As , tangente à la courbe SDCBA , en A. Mais comme la courbe décrite par le rayon brisé est concave par en bas , la tangente As se trouvera au-dessus de AS , rayon non brisé : l'objet S paraîtra donc plus élevé au-dessus de l'horizon AH , en le regardant à travers l'atmosphère, qu'il ne le serait si elle n'existait pas. Puisque cependant la disposition des couches est la même dans toutes les directions autour de A , le rayon visuel ne déviera pas latéralement , mais restera constamment dans le même plan vertical SAC passant par l'oeil , l'objet et le centre de la terre.

40. L'effet de la réfraction de l'air est donc d'élever en apparence tous les corps célestes à une plus grande hauteur au-dessus de l'horizon que celle où ils se trouvent réellement. Tous ces corps, situés effectivement dans le vrai horizon paraîtront au-dessus ou auront une certaine hauteur apparente; et même , tel qui se trouve réellement au-dessous de l'horizon , et qui serait par conséquent invisible sans l'effet de la réfraction, est, en vertu de cet effet, élevé au-dessus et offert à notre vue. Ainsi le soleil , lorsqu'il est situé en P au-dessous du véritable horizon AH du spectateur , devient visible pour lui comme s'il était en p , par la déviation du rayon PgrtA , auquel Ap est tangente.

41 . L'estimation exacte de la quantité de réfraction atmosphérique , ou la rigoureuse détermination de l'angle SAs , dont un corpa céleste à une hauteur donnée HAS , est élevé en apparence au-dessus de son véritable lieu , est malheureusement , un objet d'investigation physique fort difficile , et sur lequel les géomètres ( qui sont seuls aptes à nous fournir des lumières là-dessus ) ne sont pas encore entièrement d'accord. La difficulté vient de ce que la densité de toute couche d'air ( d'où dépend la force de déviation ) n'est pas xmiq^uement affectée par la pression , mais aussi par sa température ou degré de chaleur. Or, quoique nous sachions qu'à mesure que nous nous éloignons de la surface de la terre , la température de l'air diminue constamment , la loi , ou la quotité de cette diminution à différentes hauteurs, n'est pas encore pour cela pleinement constatée. De plus, la puissance de l'air, sous le rapport de la déviation, est sensiblement affectée par son humidité , qui n'est pas non plus la même dans toutes les parties d'une colonne aérienne ; et nous ne connaissons qu'imparfaitement les règles de sa distribu • tion. L'effet de notre ignorance sur ces points est d'introduire un degré correspondant d'incertitude dans la détermination de la quantité de réfraction qui affecte jusqu'à un certain point , nos connaissances sur plusieurs des plus importantes données de l'astronomie. Le doute qui en résulte est , au reste , renfermé dans des limites si étroites qu'il ne saurait être une cause d'embarras ( si l'on en excepte les questions les plus délicates ), et qu'il ne fournira pas d'autre occasion d'en parler dans ce traité.

42. Une table des réfractions est une des plus importantes et des plus indispensables en astronomie, puisque ce n'est que par son emploi que nous pouvons bannir une illusion qui autrement ne manquerait pas de pervertir toutes nos notions relatives auxmouvemens célestes. On en a donc construit avec un grand soin , et on peut les trouver dans tous les recueils de tables astronomiques. Le cadre de notre traité ne comporte pas cette insertion ; il nous suffira par conséquent ici , et dans les cas semblables , de renvoyer le lecteur aux ouvrages spécialement destinés à fournir ces auxiliaires utiles de calcul. Il est toutefois à désirer qu'il retienne par cœur les notions générales suivantes, qui en constatent la quantité et la loi de Yariation.

CÏIAPITRIE 1

43. 1°. An zénith , ou point du ciel qui est directement ati-dessus de no»tre tête, il n'y a pas de réfraction ; un corps céleste , âitué à ce point , eât tu dams,- sa véritable direction , comme s'il n'y avait pas d'atnïosphèrè.

2**. En descendant du zénith à l'horizon , la réfraction augmente contmuellle'^ merit , lés otnets près de l'horizôn paraissant par elle plus élevés au-dessus de ïèurs vérîtabfeâ directions que ceux à une grande hauteur.

5". Lé (le(jrê de sori accroissement est à-peu-^f ès eTi pt6|)ottiori àvèfc ïai taeîrigèrite de là distancé angulaire appai^enfe de l'objet àu zénith. Mais cetté tii^ltë, ni n'est pas éloignée de la véti£é, à de médiocrés distantes du zénith , cessé de oriner dés résultats éxacts dans lé voisinage de l'horizon , où la loi devieeïit beaucoup plus compliquée.

4°. La réfraction infoyenne , poùï" iin dbjet qùi est à m^-chelniri entre le Mn'iith et l'horizon, bu à uné fiatiteui" àpp%teiiië dé 45^, est d'ènVirôri t' ( plus èiaïctèment 57" ), quantité à pGÎîié serisîfcïéà Foeil nu j mais à Fhorizon visible éîllê se monte à une quantité qui ne vH pas si moins de 53' , un peu plus que lé' pltus grand diainètré apparent, soit du soleil, soit dé la lutte. Il suit de là que lorsqraè iious voyons le bord inférieur du soleil ou dé la liifté s'apîpu|er en apparence tôtat juste sur l'horizon , tout son disqué est rééllemeïit au-desS'ous , et serait éntiètféôierit hors de notre vue et caché par la convexité de la têri-é, saris là courb'tiifè autour de cet astre que les rayons de la lumièté Ont stibîe éii traversant î'âiif , comme il a été dit à l'article 40.

44. Un des premiers effets de la réfraction doit donc étré d'abréger la durfée de la nuit et de l'obscurité , en prolongeant effectivement le séjour du soleil et de la lime au-dessiis de l'horizon. Mais même après leur coucher, l'influence (de l'atmosphère continue à nous envoyer une partie de leur lumière; non à la vérité par transmission directe , mais par réflexion sur les vâpéurs , et de petitees molécules solides qui y flottent , et peut-être aussi siir les atomes matéHels réeîîs de i'aii- lui-même. Pour comprendre comment ceci a lieu, nous déVpns rioiù^ souvenir que èe n'est pas seulehiefit par là lumière directe d'un objet lumineuix que nous voyons , mais que toute portion de cette lomièrë iritercéptée dàné .'^a course, qui autrement ne viendrait pas jusqu'à nos ■J^éùx, étant rejetée tàii arrière , ou latéralement , sur nous , devient un foyer de clarté pour notire vue. Ces obstacles de réflexion existent toujours flottàns dans l'air. Un rayo>n solaire pénétrant en ligne directe à travers la fente d'un volet de croisée danis une chambre obscure , est visible comme Une ligne brillante dans l'air ; et^mêmie si on le supprime , ou qu'on le fasse sortir à travers une creVaSse opposée , lia lumière dispiersée dans l'appartement par ce foyer , suffît potir empêcher time obscurité complète dans la chambre. Les lignes lumineuses (Jue l'on voit quèilqUefois dans l'air , dans un ciel rempli de nuages rompus çà et là , Sont dués àuix mêmes caiises. Ce sont des rayons solaires , à travers les ouvertures des nuages^ , partiellement interceptés et réfléchis sur !a poussière et les vapeurs de l'air. Il en est de même de ces rayons solaires qui , après que le soleil lui-même s'est coiichê par la convexité de la terre , continuent à traverser les régions supérieurœs de l'atmosphère au-dessus de nos têtes , y entrent et en sortent sans venir lie moins du monde frapper la terre directement. Une partie de ces rayons est initerceptée et réfléchie par les molécules flottantes dont nous venons de parler - , et repoussée en arrière ou latéralement , de manière à venir jusqu'à nous et à nous offrir cette clarté secondaire qui est le crépuscule. La marche de ce;s rayons sera facilement comprise d'après la figure 5 , dans laquelle ABCD est la terre , A un point de sa surface où le soleil est sur le point de se coucherf^ son dernier rayon inférieur SAM ne faisant qu'effleurer la surface en A ; tandiis