CHAPITRE V

De la lumière des astres en général et des lumières météoriques.

Outre les lumières dont nous venons de faire connaître l'origine , nous avons encore à traiter de la lumière solaire réfléchie , réfractée ou polarisée; de la lumière stellaire, des effets électriques de l'atmosphère, d'autres lumières enfin dont la cause est inconnue. Nous devons analyser la composition de ces diverses lumières , afin de reconnaître quelle peut être leur origine. Nous ne parlerons qu'ultérieurement du mirage, de l'arc-en-ciel , des halos, des parhélies, des cercles parhéliques, des couronnes, des éclairs, pour ne nous en tenir qu'à la lumière solaire, à celle des étoiles simples et douhles, des comètes et des étoiles filantes , à la lumière des aréolithes à l'instant où ils éclatent et aux aurores boréales.

Les étoiles répandues par myriades dans les espaces célestes sont autant de soleils, qui , en raison de leur distance infiniment grande de la terre, ne nous apparaissent que comme des points lumineux ayant un éclat aussi varié qu'éblouissant.

Nous ne jugeons des effets de la lumière émanée des astres que lorsqu'elle a traversé les espaces célestes et notre atmosphère , et après y avoir, par conséquent, subi des modifications qui lui enlèvent une partie de ses propriétés originaires. Nous ignorons la nature des agents impondérables ou autres qui remplissent ces espaces et produisent ces modifications; mais il n'en est pas de même à l'égard de l'atmosphère, que l'on considère comme une masse d'air formant autour de la terre une couche sensiblement uniforme, traversée çà et là par des nuages, et éprouvant continuellement des déplacements qui en mêlent toutes les parties et sont autant de causes exerçant une influence sur quelques-uns des rayonnements qui accompagnent la lumière.

La masse aérienne composant l'atmosphère a une densité qui va en diminuant, à mesure que Ton s'élève au-dessus de la terre; la loi de ce décroissement est si rapide , qu'à une distance peu considérable de sa surface, il n'en reste plus que des traces à peine sensibles, d'où

l'on conclut que l'atmosphère est limitée , mais non d'une manière absolue.

Quand on veut étudier les effets de la lumière qui nous arrive des astres , il faut avoir nécessairement égard à l'action exercée par les couches d'air de densité différente traversées par les rayons lumineux , d'où résulte le phénomène de réfraction , en vertu duquel les objets ne sont pas vus à leur véritable place , mais plus relevés audessus de l'horizon. Cette réfraction est nulle au zénith , tandis qu'elle augmente sensiblement du zénith à l'horizon , suivant la tangente de la distance angulaire apparente de l'astre , pourvu toutefois que cette distance s'écarte peu de la distance moyenne zénithale; car , en approchant de l'horizon, la loi est plus compliquée. Il suit de là que la réfraction nous apporte la lumière du soleil , d'une étoile, avant que l'astre ne soit à l'horizon; le soleil nous éclaire encore, sous l'apparence de lumière diffuse , à la chute du jour , quand il est au-dessous. Si l'on y joint encore la réflexion de la lumière sur les molécules de l'air, sur celles des vapeurs et de tous les corpuscules qui y flottent sans cesse , et les effets de polarisation qui ont lieu dans toutes ces réfractions et ces réflexions, on aura toutes les causes qui concourent à la production de la lumière crépusculaire.

Outre les effets dont on vient de parler , l'atmosphère exerce encore sur la lumière solaire un pouvoir dispersif dont la cause principale est l'inégalité de température des diverses couches provenant de leur différence de densité, selon que le soleil les influence ou non , ce qui amène un mélange continuel de ces mêmes couches et des corpuscules qu'elles renferment. La réfraction astronomique produit encore d'autres effets physiques dont nous n'avons pas à nous occuper ici. Mais revenons aux effets lumineux , et , pour terminer ce qui concerne le soleil, faisons connaître les conjectures qui ont été mises en avant sur sa constitution physique. On a pour se guider dans ces conjectures les taches que l'on observe à sa surface. Ces taches, vues au télescope avec des verres colorés pour ne pas fatiguer la rétine, s'élargissent ou se resserrent d'un jour à l'autre, et disparaissent quelquefois entièrement pour reparaître dans d'autres parties. Cet état de choses indique nécessairement une mobilité extrême dans le fluide qui entoure le soleil et qu'on regarde comme son atmosphère. Ces taches , résultant d'une violente agitation d'un fluide gazeux, occupent quelquefois des espaces de 16000 lieues de diamètre. Les parties brillantes de cette atmosphère n'ont pas un éclat à beaucoup près uniforme, attendu qu'elles sont criblées d'une multitude de petits points o])scurs changeant eonti-

nuellement de forme et de position comme les taches elles-mêmes.

Ces faits nous portent à croire qu'il existe autour du soleil un fluide lumineux qui se mêle continuellement, et sans se confondre, avec une atmosphère transparente et non lumineuse, de manière à former des espèces de nuages. On oI)serve encore sur la surface du soleil de larges espaces couverts de raies brillantes appelées /afî/Zes, que l'on considère comme la crête de vagues immenses de la matière lumineuse soiiraise continuellement à une violente agitation.

Pour expliquer la nature des taches, les astronomes admettent assez généralement qu'elles représentent des portions de la masse même du soleil , qu'ils considèrent comme un corps solide et obscur enveloppé d'une atmosphère lumineuse , laquelle s'ouvre çà et là pendant les tempêtes qui l'agitent , de manière à laisser voir dans certaines parties le noj'au. Voici, au reste , l'opinion de AV. Herschel à cet égard :

Il suppose « que les couches lumineuses de l'atmosphère sont soun tenues fort au-dessus du nojau solide par un milieu élastique trans- « parent qui porte à sa surface supérieure une couche nuageuse , la- « quelle , vivement éclairée d'en haut , nous reflète une grande quan- « tité de lumière et produit une pénombre, tandis que le noyau solide « qui reçoit l'ombre des nuages n'en reflète pas. En outre, les déchi- •< rements temporaires des deux couches, mais principalement de la «couche supérieure, sont produits par de puissants courants atmos- « phériques ou par des agitations locales. »

Telles sont les vues théoriques assez généralement adoptées sur les changements qui s'opèrent dans l'atmosphère solaire. Relativement à liufluence de cette atmosphère sur la lumière du soleil, nous dirons encore quelques mots. Les expériences de Bouguer tendent à démontrer que la lumière du disque du soleil est moins intense vers ses bords qu'à son centre, par exemple à une distance égale au quart du demi-diamètre ; suivant lui , l'intensité de la lumière est plus petite qu'au centre dans le rapport de 35 à 48. Laplace a trouvé que cette différence s'expliquait en admettant une atmosphère autour du soleil ; et que si cette atmosphère n'existait pas, le soleil nous paraîtrait 12 fois plus lumineux qu'il n'est réellement.

Une autre question a dû suivre la précédente, c'est celle relative à la température propre de la surface du soleil, comparée aux températures produites par nos sources artificielles. W. Herschel admet qu'elle est beaucoup plus élevée que celle que nous pouvons produire. Voici les considérations sur lesquelles il appuie son opinion :

L'intensité de la lumière diminuant en raison inverse du carré

de la distance , la chaleur solaire reçue sur une surface donnée à la distance où se trouve la terre , est à la chaleur que la même surface recevrait si elle se trouvait appliquée sur la superficie visible du soleil, dans le même rapport que l'aire occupée par le disque apparent de cet astre sur la sphère céleste à l'hémisphère entier, c'est-à-dire sensiblement dans le rapport de 1 à 300000. C'est à l'aide d'une chaleur moins intense, suivant lui, telle que celle obtenue en concentrant les rayons solaires au foyer d'une lentille, que l'on parvient à volatiliser les métaux les plus réfractaires, tels que le platine.

Autre considération qui vient à l'appui de cette supposition. Les flammes les plus vives et les corps solides dans l'état de la plus grande ignition , ne semblent être que des taches noires sur le soleil quand on les interpose entre son disque et l'œil. L'exemple le plus frappant est celui d'une boule de chaux en ignition, placée dans la flamme de la lampe à courant d'hydrogène et d'oxygène, et dont l'œil ne peut supporter longtemps l'éclat, et cependant la lumière émise, quoique imitant assez parfaitement la lumière du soleil, paraît sombre quand on la compare à celle-ci. Les effets résultant de la comparaison d'une lumière extrêmement vive , placée en regard d'une autre beaucoup moindre , et qui paraît sombre ou obscure suivant son intensité^ portent à croire qu'il pourrait bien se faire que le corps même du soleil, qui nous paraît obscur, en admettant toutefois pour les taches l'origine que nous leur donnons, fût luimême dans un état d'ignition très-intense; car, par opposition, il paraîtrait obscur relativement à l'atmosphère brillante qui l'entoure.

Lors même que les choses se passeraient comme nous venons de le dire ( car ne perdons pas de vue que nous sommes toujours dans le domaine des conjectures ) , il resterait encore à expliquer l'origine de la matière lumineuse et calorifique, qui est une des parties de l'atmosphère solaire. Si nous en jugeons parce qui se passe sous nos yeux, nous ne voyons que trois causes auxquelles on pourrait rapporter son origine : la combustion , le frottement et l'électricité. Si aucune de ces causes ne peut être invoquée, il faudrait admettre l'existence d'une matière fluide gazeuze, phosphorique et calorifique en même temps, et dont nous n'avons nul exemple , attendu que les matières phosphoriques observées jusqu'ici sont dépourvues en général de températures propres. L'idée de combustion a été écartée par la raison que la masse du soleil n'a point éprouvé le moindre changement depuis que l'on observe avec une certaine exactitude. On ne peut savoir jusqu'à quel point le frottement interviendrait pour pro-

duire les effets lumineux et calorifiques. Quant à l'électricité , des faits nombreux nous prouvent que lorsque cet agent est en mouvement, il produit les plus grands effets de chaleur et d'incandescence, pourvu toutefois que ce mouvement se produise dans un milieu où il y ait de la matière pondérable. Si telle était la cause de la lumière solaire , il faudrait admettre que des courants électriques circulent sans interruption dans l'atmosphère du soleil. Rien ne s'oppose à une semblable supposition , quand on sait que partout où il y a de la matière , il y a de l'électricité mise en mouvement toutes les fois que l'équilibre moléculaire est rompu ; il pourrait très-bien exister dans l'atmosphère du soleil des moyens à nous inconnus à l'aide desquels il se produit des courants électriques. Nous avons rapporté les conjectures les plus plausibles faites jusqu'ici pour remonter à la cause de la lumière solaire. Passons à la lumière des planètes, en commençant par celle de la lune.

La lumière qui nous arrive de cette planète est réfléchie , comme l'indiquent les phénomènes de polarisation et sa constitution physique. En effet, on reconnaît, à l'aide du télescope, que la surface de la lune est sillonnée de montagnes et de vallées; les premières projettent des ombres dont la longueur se rapporte exactement à l'inclinaison des rayons solaires dans les lieux où ces inégalités s'observent. Il est prouvé par là que la lumière de la lune n'est qu'une lumière d'emprunt , une lumière qu'elle reçoit du soleil et qu'elle nous réfléchit. ]3"uu autre côté, elle n'a pas d'atmosphère, et par conséquent de nuages lumineux; car, s'il en était ainsi, on s'en apercevrait dans les occultations des étoiles et dans les éclipses de soleil. D'après cela, la lune doit passer brusquement d'une chaleur plus forte que celle du midi de nos régions équatoriales et soutenue pendant quinze jours, à un froid de même durée plus excessif. Examinons la lumière des autres planètes.

Quand on étudie la lumière de Vénus , on est frappé du grand éclat de la partie éclairée de cette planète, produisant des scintillations de lumière qui portent une perturbation dans les observations. Cette planète, comme Saturne, a des taches rarement permanentes, qui, suivant M. Herschel, sont la conséquence d'atmosphères chargées sans doute de nuages destinés à tempérer l'éclat du soleil dont ils reçoivent la lumière.

Mars présente un autre aspect: on y distingue des contours que l'on regarde comme les limites des continents et des mers. Les continents ou portions regardées comme telles émettent une lumière de couleur rouge, qui est en général uu caractère distinctif de la lumière toujours