I

L’éclipse totale de soleil du 18 août 1868 marque une date inoubliable dans l’histoire de l’astronomie. Ce jour-là, fut levé pour toujours le voile qui, jusqu’alors, cachait aux yeux des hommes les mystérieux phénomènes de la surface solaire. Un savant français, dont le nom, aujourd’hui illustre, faisait déjà autorité dans la science (M. Janssen avait alors quarante-quatre ans), avait été chargé d’aller observer la grande éclipse dans une station de l’Inde anglaise. Il avait choisi la ville de Guntour, et s’y était établi avec ses lunettes et ses appareils de physique, occupé à familiariser ses aides avec le maniement des instrumens. Mais l’éclipse approchait et le temps s’était gâté : il pleuvait, depuis quelques jours, sur toute la côte. Par miracle, le temps se remit la veille, et le 18 août le soleil brillait de tout son éclat. L’éclipse put être observée avec un plein succès ; on put étudier notamment deux magnifiques protubérances, dont l’une rappelait la flamme d’un feu de forge et l’autre une montagne neigeuse, embrasée par un soleil couchant. Les raies brillantes de leur spectre prouvaient qu’elles étaient formées d’hydrogène incandescent. Et c’est en contemplant ces raies que M. Janssen, par une inspiration de génie, entrevit la possibilité d’observer les protubérances et les régions circumsolaires tous les jours, en dehors des éclipses. Il lui suffisait pour cela de promener son spectroscope sur le bord du disque solaire. Dès le lendemain, la méthode qu’il avait conçue fut appliquée, et il put revoir les protubérances de la veille, d’ailleurs profondément modifiées ; et depuis ce jour jusqu’au 4 septembre, l’heureux inventeur put se plonger dans l’étude des phénomènes qu’il était donné à lui seul de voir ; il put, à loisir, dresser des cartes de ces formations mobiles et changeantes, et jouir, en quelque sorte, d’une éclipse totale de dix-sept jours !

Les lettres contenant le récit de cette mémorable découverte n’arrivèrent à Paris qu’à la fin d’octobre, à peu près en même temps que l’annonce d’une découverte semblable, faite, le 20 octobre, en Angleterre, par M. Lockyer, qui depuis quelque temps était sur la voie d’une méthode fondée sur les mêmes principes. La méthode elle-même a été plus tard modifiée par M. Huggins. M. Janssen n’en reste pas moins le premier qui ait réussi à voir les protubérances en plein jour, inaugurant ainsi une ère nouvelle des études solaires. Il faut, pour comprendre l’enthousiasme qu’excita cette découverte, se reporter aux discussions auxquelles ont donné lieu les protubérances ou proéminences roses, entrevues pendant quelques éclipses totales ; il faut relire notamment la célèbre notice d’Arago sur l’éclipsé du 8 juillet 1842. On savait, dès cette époque, que le voile qui nous cache les entours du soleil est tissé de lumière : ils sont noyés dans l’éclat de l’atmosphère terrestre illuminée par les rayons solaires ; pour les apercevoir, il faudrait affaiblir, éteindre la lueur atmosphérique qui nous éblouit. Mais comment s’y prendre ? Les moyens que propose Arago, — ascension d’une haute montagne, emploi d’écrans circulaires qui cachent le soleil, — n’offraient guère de chances de succès, et je ne sais si l’on a seulement essayé d’y recourir. Le spectroscope seul permet d’obtenir cet affaiblissement nécessaire du fond éclairé, en étalant la lumière blanche qu’il décompose en ses élémens, tandis que la lumière monochromatique d’une protubérance reste intacte et ainsi devient visible.

Le spectre d’une protubérance se compose, à la vérité, d’une série de raies multicolores, — rouge, verte, bleue, violette ; — mais ces lignes brillantes, qui par leur position correspondent à des raies noires du spectre solaire, se trouvent séparées par de larges intervalles, et des prismes d’une dispersion suffisante les montrent dès lors isolées. L’observateur aperçoit donc, par exemple, une raie rouge qui se détache sur le fond gris cendré, formé par le spectre très affaibli de l’atmosphère ; en faisant mouvoir la fente du spectroscope de manière à balayer toute la région occupée par la protubérance, il en voit les tranches successives, représentées par la raie rouge, qui varie de longueur et d’intensité. On peut ainsi reconnaître aisément la forme de la protubérance et en dessiner les contours. Mais l’on peut aussi la voir tout entière d’un seul coup, en élargissant convenablement la fente du spectroscope, jusqu’à faire apparaître la silhouette rouge ou la silhouette bleue de la protubérance qu’il s’agit d’observer. C’est par cette méthode que, depuis des années, de nombreux astronomes explorent tous les jours les contours du disque solaire, et en surveillent les incessantes et parfois rapides transformations. Les protubérances se montrent, en effet, sous les aspects les plus variés : gerbes de feu, jets qui s’élancent à des hauteurs prodigieuses, panaches, nuages qui semblent flotter au-dessus d’un cratère, et qui se dissolvent bientôt et disparaissent. Cela ressemble souvent à des éruptions gigantesques, infernales. On dessine ces jets de flammes, on est même arrivé à les photographier d’une manière régulière.

Nous assistons ainsi au développement surprenant d’une nouvelle branche de l’astronomie qu’on pourrait, à juste titre, appeler l’Astronomie expérimentale, et dont l’essor date surtout de l’avènement de l’analyse spectrale. Il est vrai qu’une tentative avait été déjà faite par Arago pour introduire dans l’astronomie les méthodes de la physique : il avait conçu l’espoir de surprendre, dans les modifications de la lumière qui constituent les phénomènes de polarisation, la révélation de l’état physique des astres dont elle émane. Mais le polariscope ne tint pas ses promesses ; après quelques applications heureuses, les découvertes s’arrêtèrent. Il fallut attendre que l’étude des raies du spectre, trop négligée jusqu’alors, mît enfin dans les mains des astronomes un instrument de progrès d’une prodigieuse fécondité, et que la photographie, venant à son tour se mettre à leur service, bouleversât complètement les vieilles méthodes de recherche. L’astronomie expérimentale, née depuis quarante ans, a déjà exigé la création de tout un attirail d’instrumens spéciaux, installés dans des observatoires qui ressemblent à des laboratoires de chimie et de physique. On les appelle des observatoires d’astronomie physique ou, plus simplement, d’astrophysique. Tel est l’observatoire de Meudon, fondé en 1878, et dont la création est due entièrement à l’infatigable zèle de M. Janssen et à l’éclat de ses découvertes.

M. Janssen avait, un des premiers, compris toute la portée et toute la fécondité de la nouvelle méthode d’analyse, fondée sur l’emploi du spectroscope, que Bunsen et Kirchhoff venaient d’inaugurer, et qui commençait à s’introduire dans les laboratoires. Il avait débuté, en 1860, par une thèse où il étudiait l’absorption de la chaleur obscure par les milieux de l’œil, qui préservent la rétine en arrêtant ces radiations dangereuses. Ce travail avait été entrepris au retour d’un voyage à travers l’Amérique, exécuté en compagnie de M. Grandidier. C’est à ce moment que furent publiés les premiers mémoires de Kirchhoff, et M. Janssen, frappé de l’importance des résultats déjà obtenus, résolut de demander à l’analyse spectrale de nouvelles révélations sur la constitution du Soleil.

Ses premières recherches devaient porter sur l’étude approfondie des raies obscures que fait naître dans le spectre solaire l’absorption élective, exercée par l’atmosphère terrestre. Ces raies « telluriques, » peu apparentes quand le Soleil est élevé sur l’horizon, s’accentuent et s’élargissent beaucoup au moment du lever ou du coucher, parce que la route des rayons dans l’atmosphère est alors plus longue ; elles s’affaiblissent au sommet des montagnes, où l’air devient plus rare. Les bandes sombres du spectre solaire avaient été signalées par sir David Brewster en 1833, M. Janssen, à l’aide d’un spectroscope multiple, put les résoudre pour la plupart en raies très fines comme les raies de Fraunhofer, et s’assurer qu’elles étaient constantes dans le spectre, quoique d’intensité très variable suivant la hauteur du soleil.

C’est ce caractère spécial qui permet de distinguer les raies telluriques des raies solaires proprement dites, qui sont dues à l’absorption exercée par les vapeurs que contient l’atmosphère du soleil. M. Janssen entreprit aussitôt de dresser une carte du spectre ainsi rectifié ; elle fut complétée au cours de diverses missions en Italie et dans les Alpes, de 1862 à 1864. Au mois de septembre 1864, nous trouvons M. Janssen au sommet du Faulhorn, où il voit les raies d’origine terrestre s’effacer à mesure qu’il s’élève dans son ascension. Le mois suivant, une expérience instituée sur le lac de Genève lui permit de reproduire artificiellement les mêmes raies, et d’en démontrer ainsi, sans réplique, l’origine terrestre. Un grand bûcher de sapin ayant été allumé au bord du lac, à Nyon, la lumière de la flamme fut analysée dans le clocher de l’église de Saint-Pierre, à Genève. Or cette flamme qui, de près, ne donne aucune raie, sinon la raie jaune du sodium, présentait, à la distance de 21 kilomètres, les raies telluriques. Le lac Léman avait été choisi comme base d’expérience, afin que le faisceau lumineux, en rasant la surface de l’eau, traversât des couches d’air saturées d’humidité, ce qui devait ajouter aux chances de succès. C’est surtout dans le rouge, l’orangé et le jaune que les raies atmosphériques furent trouvées très nombreuses et très fortes.

C’était là un beau travail d’astronomie expérimentale, accompli entre les rives d’un lac suisse ; nous allons voir M. Janssen le terminer dans une usine de la Compagnie du gaz. Il restait, en effet, à découvrir les élémens de l’atmosphère qui produisent cette forte absorption, cause des raies telluriques. Il était déjà probable que cette action devait, en grande partie, être attribuée à la vapeur d’eau ; mais il fallait le démontrer par une expérience directe. Un premier essai, tenté en 1865, dans l’atelier central des phares, avec un tube de 10 mètres rempli de vapeur, n’avait pas donné le résultat qu’on attendait. Enfin, au mois d’août 1866, l’expérience fut reprise à l’usine de la Villette, avec un tube de fer de 37 mètres, qu’une machine de six chevaux remplissait de vapeur. Le tube fut placé dans une caisse garnie de sciure de bois afin d’en empêcher le refroidissement ; la lumière était fournie par des becs de gaz. Cette lumière, dont le spectre est d’ordinaire continu, montrait les principales raies telluriques lorsqu’on la faisait passer par la colonne de vapeur de 37 mètres, à la pression de 7 atmosphères. On avait ainsi sous les yeux le spectre d’absorption de la vapeur d’eau, et aussi la preuve du rôle que cette vapeur joue dans la production des raies telluriques. Chose curieuse, malgré l’extinction de certaines nuances du rouge et du jaune, ce spectre est très brillant du côté du rouge, et il prouve que la vapeur d’eau est de couleur orangé rouge par transmission, ce qui explique la couleur rouge du soleil couchant.

Par la découverte du spectre de la vapeur d’eau, M. Janssen a rendu possible la connaissance de l’état hygrométrique des couches inaccessibles de l’atmosphère terrestre ; il nous a ouvert l’étude des atmosphères planétaires au point de vue de la présence de l’eau, cet élément capital pour l’entretien de la vie. Il lui a été donné, à quelque temps de là, de constater par ce moyen la présence de l’eau dans l’atmosphère de Mars, pendant un séjour au sommet de l’Etna (1867). On ne peut assez insister sur l’importance de ces résultats, qui ont doublé le champ des études spectrales ; mais il faut dire tout de suite qu’ils ont été complétés plus tard par les recherches de M. Janssen et de M. Egoroff sur le spectre de l’oxygène, qui ont démontré qu’un certain nombre des raies telluriques sont dues à ce gaz. En effet, l’action absorbante de l’oxygène se manifeste par un système de raies fines, plus ou moins sombres, qui forment les groupes A, B, α, du spectre solaire, et par des bandes obscures, non résolubles, dans le rouge, le jaune, le vert, le bleu. Ces raies et ces bandes s’atténuent beaucoup au sommet des montagnes, et il est probable qu’elles s’évanouissent aux limites de l’atmosphère ; elles ne proviennent pas de l’action de la photosphère du soleil.

Pour résoudre ce problème, M. Janssen a tenté bravement, au mois d’octobre 1888, l’ascension de la station des Grands-Mulets, située sur le massif du Mont-Blanc, à plus de 3 000 mètres au-dessus du niveau de la mer, et sur la route qui conduit à la cime de la montagne. Entourée de glaciers, cette station était favorable aux observations, car M. Janssen avait résolu de les exécuter par un temps très froid et dans un lieu très élevé, afin d’éliminer plus sûrement les groupes telluriques dus à l’action de la vapeur d’eau, qui, dans les circonstances ordinaires, se mêlent aux groupes de l’oxygène et deviennent une cause de confusion. Mais l’ascension des Grands-Mulets présentait, à cette époque de l’année, des difficultés particulières. Le refuge était déjà abandonné, et il était tombé récemment une grande quantité de neige qui avait effacé les sentiers et masquait les crevasses ; enfin le froid, déjà rigoureux, rendait nécessaires des dispositions spéciales en vue d’un séjour prolongé. Le chef des guides avait pourtant déclaré que l’expédition n’était pas absolument impossible. Il faut lire l’émouvant récit que M. Janssen a fait de cette ascension. Il avait été obligé de se faire porter, pendant une partie du chemin, par une troupe de guides, à l’aide d’un appareil composé d’une échelle au centre de laquelle était suspendu un siège léger. Les instrumens, sortis de leurs caisses, avaient été distribués par fractions qui permettaient leur transport à dos d’hommes. On arriva malgré tout ; et pendant la nuit qui suivit le jour des préparatifs, le ciel s’éclaircit ; dans la matinée du 15, le Soleil se leva radieux, par un temps splendide comme on n’en avait pas encore vu dans l’année. M. Janssen put instituer une série continue d’observations depuis 10 heures du matin jusqu’au coucher. Dans son spectroscope à plusieurs prismes, il suivait, avec l’élévation du soleil, la décroissance d’intensité des bandes et des raies de l’oxygène : quant aux bandes et aux raies de la vapeur d’eau, elles étaient absentes, comme on l’avait prévu. Les bandes sombres de l’oxygène avaient aussi fini par disparaître, et les raies qui s’y trouvent associées s’étaient notablement affaiblies. On pouvait conclure de ces résultats que le spectre de l’oxygène disparaîtrait aux limites de l’atmosphère terrestre : il ne nous arrive pas du Soleil. Cela prouve-t-il que l’oxygène manque dans le globe solaire ? C’est là une autre question qui ne peut encore être tranchée ; il est possible, après tout, que l’oxygène se rencontre dans le Soleil sous une forme différente de celles que nous lui connaissons.

Les conclusions auxquelles M. Janssen s’était arrêté en 1888 furent pleinement confirmées par les observations qu’il put faire, quelques années plus tard, à l’occasion de deux ascensions au sommet du Mont-Blanc (1890 et 1893) ; puis, encore tout récemment, par les photographies spectrales que M. le comte de La Baume-Pluvinel réussit à obtenir à la même station, en septembre 1898. Enfin M. Janssen les a corroborées par une expérience faite au mois de mai 1889, entre la tour Eiffel et Meudon. La couche d’air interposée entre cette tour et l’observatoire de Meudon est sensiblement équivalente, au point de vue de l’absorption, à notre atmosphère, car la distance est de 7 700 mètres, et c’est là, à peu de chose près, l’épaisseur qu’aurait l’atmosphère si elle était comprimée de manière à présenter une densité uniforme, égale à celle des couches inférieures. En faisant passer à travers cette masse d’air une puissante lumière à spectre continu, on devait y voir apparaître les raies telluriques. La lumière électrique, installée au sommet de la tour et analysée à l’observatoire de Meudon, a donné en effet un spectre d’une vivacité comparable à celle du spectre solaire, et dans lequel on distinguait nettement les raies A, B de l’oxygène, et les raies de la vapeur d’eau. Les conclusions relatives à l’origine des raies telluriques du spectre solaire ont été ainsi vérifiées près du sol et à toutes les altitudes accessibles ; nul doute qu’un jour les ballons-sondes, munis d’appareils automatiques, ne les confirment par des témoignages qu’ils iront chercher encore plus haut.

Mais revenons aux voyages de M. Janssen, dont nous avons interrompu l’énumération (il serait trop long, malheureusement, d’en faire le récit détaillé). Toujours par monts et par vaux, nous le trouverons, au mois de mars 1867, à Trani, en Italie, où il se dispose à observer une éclipse annulaire. Il conclut de ses observations que la couche absorbante qui produit les raies solaires doit être très basse, remarque qui sera confirmée par la découverte de la chromosphère. Trois mois plus tard, M. Janssen va étudier, dans l’île de Santorin, en Grèce, l’éruption volcanique qui vient de s’y produire, et il constate que l’hydrogène est la base des gaz combustibles qui s’échappent du cratère. C’est en revenant de Grèce qu’il eut l’occasion de séjourner trois jours sur l’Etna et de s’y livrer à des investigations concernant les atmosphères de Mars et de Saturne. L’année 1868 le conduit dans l’Inde pour l’observation de la grande éclipse dont nous avons déjà parlé ; elle lui suggère la belle méthode destinée, sinon à rendre désormais superflue l’étude des éclipses, du moins à en diminuer singulièrement le coûteux attrait.

Il restait cependant l’espoir d’y glaner encore quelques découvertes. M. Janssen avait compté observer en Algérie l’éclipse du 22 décembre 1870. Mais Paris était bloqué. M. Janssen partit en ballon, le 2 décembre, à 6 heures du matin, de la gare d’Orléans, passa au-dessus de Versailles, Chartres, le Mans, Château-Gontier ; à 11 heures, ayant vu la mer, il descendit près de Savenay, à l’embouchure de la Loire, sans accident, malgré le grand vent qui régnait à terre. Il avait fait 100 lieues en cinq heures, à plus de 2 000 mètres de hauteur : c’est une vitesse de 20 lieues à l’heure. Suivi du ballon et de ses quatre caisses d’instrumens, il se dirigea sur Nantes par un train spécial, puis à Tours, et se mit aussitôt en route pour Marseille et Oran, lieu choisi comme le plus favorable. Il y rencontra les astronomes anglais, qui avaient, à son insu, demandé et obtenu sa libre sortie de Paris au moment où il n’en avait plus besoin. Malheureusement, le temps fut, cette fois, tout à fait mauvais, et l’éclipse ne put être observée ; mais M. Janssen avait profité de son court voyage à bord du Volta pour inventer le « compas aéronautique, » sorte de boussole adaptée aux besoins de la navigation aérienne. Il est resté, depuis cette époque, un fervent et fidèle ami des études aéronautiques, et son nom se trouve toujours mêlé à l’histoire des progrès de cette véritable science de l’avenir.

En décembre 1871, M. Janssen va observer, dans les Nilgherris, une autre éclipse, qui l’amène à supposer l’existence d’une nouvelle enveloppe solaire, l’atmosphère coronale.

En 1874, de nombreuses expéditions se préparent à observer, dans des stations lointaines, le passage de Vénus sur le Soleil. M. Janssen, qui était déjà membre de l’Académie des sciences et du Bureau des longitudes, se trouvait tout désigné pour conduire au Japon l’une des missions françaises, dont faisait partie M. Tisserand. C’est pour mieux fixer les phases successives du passage de la planète qu’il imagina le revolver photographique, qui permet de saisir au vol l’image fugace d’un objet en mouvement. On peut dire que cet ingénieux appareil a été le point de départ du fusil photographique de M. Marey, et peut-être du cinématographe. M. Janssen ne revint pas d’ailleurs en France sans avoir encore observé, au Siam, l’éclipsé du 6 avril 1875.

Le second passage de Vénus, qui eut lieu le 6 décembre 1882, fut observé par M. Janssen à Oran, par un temps superbe. Des études entreprises, à cette occasion, sur la nature de l’atmosphère de Vénus aboutirent seulement à faire ressortir les difficultés très grandes de ces sortes de recherches, qui demandent des instrumens très délicats. L’année suivante, M. Janssen conduisait encore une mission à l’île Caroline, située dans l’Océan Pacifique, à 200 lieues au nord de Taïti, pour y observer, avec M. Trouvelot, l’éclipsé totale du 6 mai 1883 ; des astronomes étrangers, MM. Tacchini et Palisa, avaient demandé à se joindre à la mission française. Les recherches portèrent, cette fois, plus particulièrement sur la nature et la constitution de la couronne solaire; il fut constaté qu’elle nous envoie une forte proportion de lumière réfléchie, qui indique la présence de poussières cosmiques. En revenant de Caroline par Taïti, on relâcha aux îles Sandwich, et M. Janssen passa seul une nuit sur le bord du cratère de Kilauéa, à étudier le spectre des flammes qui s’échappaient du volcan et qui lui rappelaient les éruptions solaires.

Au retour de ce long voyage, le regretté M. Blanchard, alors président de l’Académie, adressa à son confrère une touchante allocution ; il fit une remarque aimable qui mérite d’être citée. « Vous nous avez tant accoutumés à vos départs pour des contrées lointaines, lui dit-il en substance, lorsque venait à luire l’espoir d’une découverte, que nous n’avons pas éprouvé une grande surprise à l’annonce de votre projet de vous rendre dans une île déserte de l’Océan Pacifique ; on savait que les obstacles ne vous ont jamais déconcerté… Cette fois pourtant, on se sentait touché par un rapprochement : votre enthousiasme pour la durée exceptionnelle de l’éclipse, — un peu plus de cinq minutes, — et votre insouciance pour la longueur de la navigation à travers l’Atlantique et le Pacifique, sans compter le voyage sur le continent américain, des mois d’ennui et de fatigue. Votre résolution vous avait mérité le succès, vos études antérieures vous l’avaient préparé, les circonstances atmosphériques vous l’ont assuré. C’est une bonne fortune pour la science. »

Ajoutons maintenant que, dans plus d’un de ces voyages, M. Janssen a eu pour compagne de route et secrétaire la noble femme qui, depuis longtemps, est habituée à seconder son illustre mari dans ses travaux. Mais il est temps que nous arrivions à la fondation de l’observatoire de Meudon.