ARTheque - STEF - ENS Cachan | Bulletin de l'Association Amicale des Anciens Élèves de l'ENSET n° 162

BULLETIN de L’ASSOCIATION AMICALE

des ANCIENS ELEVES de L’

E N S E T

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A b o r in e m e n t (u n a n 1 4 0 F Le n u m é r o ... 5 0 F

61, avenue du Président-W ilson 9 4 2 3 0 CACHAN

SOMMAI RE

• Nouvelles de l'ENS

de Cachan

• La lumière nous

émerveille

• Les mineurs de fond

dans l'im aginaire

social

• Pour une approche

culturelle des objets

techniques (V* partie)

• L'assemblée générale

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A la suite d’un erreur matérielle,

le numéro du bulletin précédent ne

figure pas sur la couverture.

Ci-dessous un autocollant déta­

chable à fixer sur le bulletin du 4®

trimestre 1987.

ASSOCIATION AMICALE

des Anciens et Anciennes Elèves des Sections Normales et de l'Ecole Normale Supérieure de l'Enseignement Technique

P résidents d 'h o n n e u r :

M M . les D irecteu rs g én érau x h o n o raires de l'E n seig n em en t T ech n iq u e.

M M . les an cien s D irecteurs d e l'E cole N orm ale S u p érieu re de l'E n seig n em en t T echnique. M . le D irecteu r d e l'E co le N orm ale S u p érieu re de C achan.

M. le C h e f d e C a b in e t d e l'E N S de C ach an . M m e la Sous-D irectrice h o n o raire d e l'E N S E T . M. le R e c te u r P. PA S T O U R .

Secrétaires gén éra u x et P résidents honoraires :

R. C A N T A R E L IB 56-59) In sp e c te u r g énéral de l'E d u c a tio n nationale. P. P U E C H (A, 44-46). P rofesseur h o n o raire.

J.M . R E F E U lL tE F 39-42), P rofesseur h o noraire. D. SA U V A LLE (B 46-48). P rofesseur h o noraire.

A. T H U IZ A T (A| 42-44), In sp ecteu r P rincipal de l'E n seig n em en t T ech n iq u e h o n o raire.

COMITÉ

P résidente :

M lle M . M È G E (E F 46-48), 48 bis. ru e B obillot. 75013 PA RIS. V ice-P résidents :

G . P O R C H E R (B 53-56), 10. ru e d u D o cteu r L an cereau x . 75008 PA RIS.

R. P R U N E T (At 57-61), 10. ru e de la Croix des M o rtiers. Les Loges en Josas. 78350 JO U Y - EN -JO SA S.

Secrétaire généra! :

B. BRA U N (A| 66-70). 20 allée A lb ert-T h o m as. 91.300 MA SSY. S ecrétaire a d jo in t :

R. C H A SS IN A T (Aj 44-47), 2, ru e des Fossés S aint-M arcel, 75005 PA R IS. T résorier:

M . R E S S A Y R E (D 56-59). 10. ru e A uguste R enoir. 78860 SA IN T -N O M -L A -B R E PÈC H E. T résorier A d jo in t :

M . JE A N É A U (A, 39-43), 20, ru e T o u rn e fo rt, 75005 PA RIS.

AUTRES MEMBRES DU COMITE

M . B E R M O N D (B 55-58), M M m es B E R N A R D (EF 46-48), B L A C H IE R (C 68), M . B O IS S IE R (B 46-48), M m e B O N T O U X (D 70), M . C H E F D E V IL L E (Aj 52-55), M lle D U P U Y (E F 60-64), M m e JO N O N (D 49-51), M . L IE V R E M O N T (A , 61-65), M m e R E V E IL L È R E A nn e-M arie (C 49-51), M lle R IC A R D (A^ 44-46), M . S C H W A R liz iA , 48-50),

A D R ESSE ET COM PTE COU RANT PO STA L ;

ASSOCIATION AMICALE DES ANCIENS ÉLÈVES E.N.S.E.T.

61, aven u e du Président W ilson, 94230 Cachan (Val-de-Marne) C.C.P. Paris 5488 99 K

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SOMMAIRE

1 - Nouvelles de l ’ENS de C achan... 4

2 - La lumière nous émerveille et nous informe fabuleusement sur l ’Univers par R. FAUGÈRE... 12

3 - Les mineurs de fond dans l ’imaginaire social par M. GILLET 29 4 - L’Assemblée générale de Clermont-Ferrand... 34

5 - Pour une approche culturelle des objets techniques dans le cadre d’une formation technique par Y. DEFORGE (F® partie) 41 6 - N ous avons reçu... 50

7 - A travers les revues... 55

9 - Vie fam iliale... 61

9 - N é cro lo g ie... 62

NOUVELLES de l’E.N.S.

DE CACHAN

Vous trouverez dans les pages qui suivent les statuts de l ’E.N.S. de Cachan qui réglementent dorénavant la vie de notre École.

De plus, nous vous annonçons que le J.O. du 10 février 1988 a publié le décret de nom ination du Directeur de l’E.N .S. de Cachan.

N ous souhaitons la bienvenue à M. Yves M ALIER (B 66.69) — Profes­ seur d ’Université, C hef du département de Génie civil de l’ENSET jusqu’en 1981, C hef du service des relations internationales de l ’école de 1981 à 1984, détaché au laboratoire central des Ponts et Chaussées de 1985 à 1988 — qui est devenu le Directeur de l’E .N .S. de Cachan.

Décret n° 87-698 du 26 août 1987

relatif à l’École normale supérieure de Cachan

NOR ; RESP8700551D

Le Premier ministre.

Sur le rapport du ministre d ’État, ministre de l’économ ie, des finances et de la privatisation, du ministre de l ’éducation nationale, du ministre délé­ gué auprès du ministre de l’économ ie, des finances et de la privatisation, chargé du budget, et du ministre délégué auprès du ministre de l ’éducation nationale, chargé de la recherche et de l’enseignement supérieur.

Vu la loi n° 84-52 du 26 janvier 1984 sur l’enseignement supérieur, notam ­ ment son article 37 ;

Vu le décret n° 49-1239 du 13 septembre 1949 portant dispositions com ­ munes applicables aux fonctionnaires stagiaires de l ’État ;

Vu le décret n° 85-59 du 18 janvier 1985 fixant les conditions d ’exercice du droit de suffrage, la com position des collèges électoraux et les modalités d ’assim ilation et d ’équivalence de niveau pour la représentation des person­ nels et des étudiants aux conseils des étabUssements publics à caractère scien­ tifique, culturel et professionnel ainsi que les m odalités de recours contre les élections ;

Vu le décret n° 85-79 du 22 janvier 1985 relatif au budget et au régime financier des établissements publics à caractère scientifique, culturel et professionnel ;

Vu le décret n° 85-789 du 24 juillet 1985 portant création d ’établissements publics à caractère scientifique, culturel et professionnel ;

Vu le décret n° 87-31 du 20 janvier 1987 relatif au Conseil national des universités ;

Vu le décret n° 87-506 du 8 juillet 1987 relatif aux écoles normales supé­ rieures et au Centre national d ’enseignement technique de Cachan ;

Vu l’avis du Conseil national de l ’enseignement supérieur et de la recherche ;

Vu l ’avis du com ité technique paritaire ministériel ; Le Conseil d’État (section de l ’intérieur) entendu,

Décrète :

TITRE

DISPOSITIONS GÉNÉRALES

Art. — L’École normale supérieure de Cachan constitue un établis­ sement public à caractère scientifique, culturel et professionnel. Elle est sou­ mise aux dispositions de la loi n° 84-52 du 26 janvier 1984 sur l ’enseigne­ ment supérieur et aux textes pris pour son application, sous réserve des déro­ gations prévues au présent décret.

Art. 2. — L’école prépare, par une formation culturelle et scientifique de haut niveau, des élèves se destinant à la recherche scientifique fondamentale ou appliquée, à l ’enseignement universitaire et dans les classes préparatoires aux grandes écoles ainsi qu’à l ’enseignement secondaire, et, plus générale­ ment, au service des administrations de l’État et des collectivités territoria­ les, de leurs établissements publics ou des entreprises.

Elle exerce ses missions principalement dans les disciplines technologiques, scientifiques et de gestion.

Art. 3. — Le ministre chargé de l ’enseignement supérieur exerce à l ’égard de l ’école les com pétences attribuées aux recteurs d ’académie, chanceliers des universités, par la loi du 26 janvier 1984 précitée et par les textes pris pour son application.

Art. 4. — Les dispositions du décret n° 85-79 du 22 janvier 1985 relatif au budget et au régime financier des établissements publics à caractère scien­ tifique, culturel et professionnel sont applicables à l ’école, à l ’exception de celles qui sont relatives au budget propre des composantes et sous réserve des dispositions de l’article 22 ci-dessous.

TITRE II

ORGANISATION ADMINISTRATIVE

Art. 5. — L’école est dirigée par un directeur, assisté d ’un directeur adjoint. Elle est dotée d ’un conseil d ’administration et d ’un conseil scientifique.

Art. 6. — Le directeur est nom m é par décret du Président de la Républi­ que, pris sur le rapport du ministre chargé de l’enseignement supérieur, après appel de candidatures. Le ministre chargé de l ’enseignement supérieur demande à la com m ission prévue à l ’article suivant un avis motivé sur trois candidatures qu’il a au préalable retenues.

Le directeur est choisi parmi les professeurs d ’université ou les personnels appartenant à des catégories assimilées, en application de l’article 5 du décret n° 87-31 du 20 janvier 1987 relatif au conseil national des universités.

Le directeur est nommé pour une durée de cinq ans, immédiatement renou­ velable une fois.

Art. 7. — La com m ission appelée à émettre un avis sur la nom ination du directeur comprend quatorze membres nommés par le ministre chargé de l ’enseignement supérieur :

1° Les secrétaires perpétuels de l ’académie des sciences ;

2° Six présidents de section du com ité national des universités, relevant

de disciplines correspondant aux missions de l’école :

3° Trois présidents de section du comité national du Centre national de la recherche scientifique relevant de disciplines correspondant aux missions de l ’école, sur proposition du directeur général du centre ;

4° Trois personnalités scientifiques choisies en raison de leur compétence dans les domaines correspondant aux missions de l ’école.

Art. 8. — Le directeur adjoint est nom m é par arrêté du ministre chargé de l ’enseignement supérieur après avis du directeur de l ’école. Il est choisi parmi les catégories de personnels mentionnées au deuxième aünéa de l ’arti­ cle 6 ci-dessus.

Art. 9. — Le conseil d ’administration comprend trente membres ainsi répartis :

1° Quinze personnalités nommées par le ministre chargé de l’enseignement supérieur dont :

a) Les secrétaires perpétuels de l’académie des sciences ;

b) Le directeur général du centre national de la recherche scientifique ;

c) Les présidents de deux universités choisies, sur proposition du direc­ teur, parmi les universités ayant conclu une convention de coopération avec l ’école ;

d) Quatre personnalités dirigeant des institutions ou organismes publics

ou privés liés à l’école par des conventions de recherche, sur proposition du directeur de l’école ;

2° Quatre représentants élus des professeurs d’université et des person­

nels appartenant à des catégories assimilées en application de l ’article 5 du décret du 20 janvier 1987 précité ;

3° Quatre représentants élus des autres personnels d’enseignement et de recherche ;

4° Quatre représentants des élèves, un représentant par année d ’études, élus par des collèges distincts ;

5° Trois représentants des personnels ingénieurs, administratifs, techni­ ques, ouvriers et de service : un représentant des personnels ingénieurs et techniques, un représentant des personnels administratifs et un représentant des personnels ouvriers et de service, élus par des collèges distincts.

Art. 10. — Le président du conseil d’administration est nommé par décret du Président de la République, pris sur le rapport du ministre chargé de l’ensei­ gnement supérieur, parmi les membres nommés de ce conseil.

Un représentant du ministre chargé de l’enseignement supérieur assiste aux séances du conseil.

Le directeur et le directeur adjoint siègent au conseil d’administration avec voix consultative. Le directeur est accompagné de ses collaborateurs, et, notamment, du secrétaire général et de l’agent comptable.

Art. 11. — Le conseil d ’administration est réuni, à l’initiative et sur con­ vocation de son président, au moins deux fois par an. Il peut se réunir égale­ ment sur convocation de son président, à la demande du directeur de l’école ou des deux tiers de ses membres.

Il ne peut valablement délibérer que si la majorité au moins des membres ayant voix délibérative participe à la séance. Si le quorum n’est pas atteint, le conseil est à nouveau convoqué sur le même ordre du jour dans un délai de dix jours. Il délibère alors valablement quel que soit le nombre de mem­ bres présents.

La voix du président est prépondérante en cas de partage égal des voix. Art. 12. — Le conseil scientifique comprend vingt-cinq membres ainsi répartis :

1° Le directeur de l’école, président ;

2° Le directeur adjoint ;

3° Treize personnalités extérieures à l’école, nom mées en raison de leur com pétence dans les domaines scientifique et technologique par le ministre chargé de l’enseignement supérieur, dont :

a) Deux sur proposition respectivement de chacun des présidents des uni­

versités m entionnées au c du 1° de l ’article 9 ci-dessus ;

b) Deux directeurs de département du Centre national de la recherche

scientifique sur proposition du directeur général du centre ;

c) Trois personnalités appartenant à des institutions ou organismes publics

ou privés liés par des conventions de recherche à l ’école, sur proposition du directeur de l’école ;

4° Cinq représentants élus des professeurs d ’université ou personnels rele­ vant de catégories assimilées dans les conditions prévues au 2° de l’article 9 ci-dessus ;

5° Trois représentants élus des autres personnels d’enseignement et de recherche ;

6° Un représentant élu des ingénieurs de recherehe ; 7° U n représentant élu des élèves.

Art. 13. — Le directeur peut recueillir l ’avis d ’une com m ission des étu­ des qu’il préside et qui comprend, dans des conditions définies par le règle­ ment intérieur de l ’éeole, des représentants des personnels d ’enseignement et de recherche et des élèves et des membres de l ’administration de l’école.

Art. 14. — Les dispositions du décret n° 85-59 du 18 janvier 1985 fixant le régime électoral des établissements publics à caractère scientifique, cultu­ rel et professionnel sont applicables à l’école sous réserve des dérogations prévues ci-après.

Art. 15. — Au conseil d ’administration et au conseil scientifique, les repré­ sentants des personnels et des élèves sont élus au scrutin uninominal majori­ taire à deux tours. L’élection est acquise à la majorité absolue des suffrages exprimés au premier tour, à la majorité relative du second tour. En cas d ’éga­ lité des voix au second tour, le siège est attribué au bénéfice de l ’âge.

Pour les élèves, chaque candidat se présente avec un suppléant qui siège en cas d ’empêchement du titulaire et le remplace en cas de vacance du siège.

Art. 16. — Les personnels affectés à l’école sont électeurs et éligibles au conseil d’administration et au conseil scientifique au titre des personnels d ’enseignement et de recherche, dans le collège correspondant à leur grade.

Sont également électeurs et éligibles, dans les mêmes conditions : 1° Les personnels assurant à l ’école un nombre d ’heures d ’enseignement au moins égal au quart des obligations de service de référence, s’ils en font la demande ;

2° Les personnels assurant les activités de recherche à l’école, en vertu d ’une convention.

La liste des personnels mentionnés à l’alinéa précédent est communiquée chaque année par le directeur au conseil d ’administration.

Art. 17. — Les élèves en cours de scolarité sont électeurs et éligibles au conseil d’administration. Au conseil scientifique, sont électeurs les élèves titu­ laires d ’une maîtrise ou d ’un diplôme équivalent, sont seuls éligibles les élè­ ves titulaires de l’agrégation ou d ’un diplôme d ’études approfondies.

Art. 18. — La durée du mandat des membres du conseil d ’administra­ tion et du conseil scentifique est de trois ans, à l’exception des représentants des élèves dont le mandat est d ’un an.

Art. 19. — Le mandat des membres du conseil d ’administration et du con­ seil scientifique prend fin de plein droit lorsqu’ils perdent la qualité au titre de laquelle ils ont été élus ou nommés.

Sous réserve des dispositions du second alinéa de l’article 15, en cas de vacance d ’un siège, pour quelque cause que ce soit, celui-ci est pourvu pour la durée du mandat restant à courir, sauf si la vacance intervient m oins de six mois avant le terme normal du mandat.

TITRE III

COMPÉTENCE DES ORGANES

Art. 20. — Le directeur exerce les compétences qui ne sont pas attribuées à une autre autorité par le présent décret, notamment :

1° Il représente l ’établissement en justice et dans tous les actes de la vie civile ;

2° Il prépare et exécute les délibrations du conseil d ’administration ; 3° Il est ordonnateur des recettes et des dépenses de l’établissement ; 4° Il a autorité sur l’ensemble des personnels de l’établissement et nomme à toutes les fonctions pour lesquelles aucune autre autorité n’a reçu pouvoir de nom ination ;

5° Il est responsable de la sécurité et du maintien de l’ordre au sein de l ’établissement ;

6° Il accomplit tous actes conservatoires concernant notamment les libéralités.

Il peut déléguer sa signature.

Art. 21. — Le conseil d’administration statue par ses délibérations sur : 1° Les orientations générales de l ’établissement ;

2° Le budget et ses m odifications ;

3° Le compte financier et l’affectation des résultats ; 4° Les acquisitions, aliénations et échanges d ’immeubles ; 5° Les emprunts ;

6° Les dons et legs ;

7° Les actions en justice et les transactions ;

8° Les prises de participations financières et créations de filiales. Il détermine les catégories de contrats et conventions qui, en raison de leur nature ou du montant financier engagé, doivent lui être soumis pour appro­ bation et celles dont il délègue la responsabilité au directeur.

Il adopte le règlement intérieur de l ’établissement à la majorité absolue de ses membres en exercice.

Art. 22. — Le conseil scientifique procède à l ’évaluation pédagogique et scientifique de l’établissement.

Il arrête le programme d ’enseignement et de recherche ainsi que la répar­ tition des crédits d ’enseignement et de recherche prévus au budget. Il adopte son règlement intérieur.

TITR E IV

LE PERSONNEL ENSEIGNANT

Art. 23. — L’enseignement et le tutorat des élèves sont assurés par les caté­ gories suivantes :

1° Les persoimels d ’enseignement et de recherche affectés à l’école ; 2° Les persoimels enseignants délégués à l ’école ou mis à sa disposition pour y effectuer tout ou partie de leur service ;

3° Les chercheurs rattachés à l ’école en vertu d ’une convention.

TITR E Y

STATUT ET SCOLARITÉ DES ÉLÈVES

Art. 24. — Les élèves français ou étrangers sont recrutés par des concours ouverts aux candidats des deux sexes dans des conditions fixées par arrêté du ministre chargé de l ’enseignement supérieur.

Art. 25. — Les élèves de nationalité française acquièrent, s’ils ne sont pas déjà fonctionnaires, la quahté de fonctionnaire stagiaire.

Art. 26. — Les fonctionnaires admis aux concours d’entrée sont placés pm leur administration en position de détachement pendant la durée de leur séjour à l’école. U ne indemnité compensatrice leur est allouée dans le cas où les ém olum ents soum is à retenue dans leur administration d ’origine seraient supérieurs au traitement qu’ils perçoivent en qualité d ’élève.

Art. 27. — Des auditeurs libres français ou étrangers peuvent également être admis à suivre les formations dispensées par l ’école, dans des conditions fixées par arrêté du ministre chargé de l’enseignement supérieur.

Art. 28. — La durée des études est fixée, pour chaque voie d ’accès, par arrêté du ministre chargé de l ’enseignement supérieur. Sous réserve des dis­ positions de l ’article 33 ci-dessous, elle ne peut être supérieure à quatre ans. Art. 29. — Au cours de chacune des années de scolarité, les élèves suivent un programme d ’études, fixé dans des conditions définies pm le règlement intérieur de l’école.

Ils sont tenus d ’acquérir au cours de leur scolarité des diplôm es de second cycle ou de troisième cycle de l ’enseignement supérieur.

Art. 30. — Les élèves qui, à la fin de chaque année universitaire, n’ont pas satisfait aux obligations de leur programme d ’études, sont mis en congé sans traitement pour une année.

Les élèves qui, à l’issue de ce congé sans traitement, ont satisfait aux obli­ gations de leur programme d ’études, sont réintégrés à l’école, sur leur demande. Ceux qui n’y ont pas satisfait sont exclus de l ’école.

U n élève ne peut bénéficier de ce congé plus d ’une fois au cours de sa scolarité.

Art. 31. — Par dérogation aux dispositions de l ’article 6 du décret ’ n° 49-1239 du 13 septembre 1949, un ou plusieurs congés sans taitement pour convenances personnelles ou pour études peuvent être accordés aux élèves qui en font la demande. La durée cumulée de ces congés ne peut excéder deux ans.

Art. 32. — Pendant leur scolarité, les élèves peuvent, dans l’intérêt de leurs études, être autorisés par le directeur à accomplir un ou plusieurs stages à l ’étranger. La durée cumulée de ces stages ne peut excéder deux ans.

Art. 33. — L’autorisation de redoubler une année scolaire peut être accor­ dée à un élève dont les études ont été gravement perturbées, notamment pour des raisons de santé ou des m otifs indépendants de sa volonté.

Art. 34. — Les décisions de mise en congé sans traitement pour résultats insuffisants ou pour convenances personnelles, de réintégration ou d ’exclu­ sion à l’issue de ces congés et de redoublement, sont prises par arrêté du ministre chargé de l ’enseignement supérieur, sur proposition du directeur de l ’école.

Art. 35. — Les élèves sont tenus d’exercer une activité professionnelle dans les services de l’État, des collectivités territoriales, de leurs établissements publics ou des entreprises nationales durant dix ans comptés à partir de leur entrée à l ’école.

En cas de m éconnaissance de cette obligation, les traitements perçus doi­ vent être remboursés, sous réserve de remise totale ou partielle accordée par le ministre chargé de l’enseignement supérieur.

Art. 36. — Les sanctions disciplinaires sont : 1° L’avertissement ;

2° Le blâme ;

3° L’exclusion de l ’école pour une durée déterminée ; 4° L’exclusion définitive de l’école.

Elles sont prononcées, après avis du conseil de discipline, par le directeur, pour les deux premières, par le ministre chargé de l’enseignement supérieur, pour les deux autres.

Le conseil de discipline comprend : 1° Le directeur de l ’école, président ; 2° Le secrétaire général de l ’école ;

3° Trois représentants des personnels d ’enseignement et de recherche choi­ sis en leur sein par les représentants de ces personnels au conseil d ’administration ;

4° Trois représentants des élèves choisis en leur sein par les représentants des élèves au conseil d ’administration.

En outre, un élève suppléant est choisi par les élèves membres du conseil d ’administration ; il siège lorsque le conseil de discipline est appelé à con­ naître du cas d ’un des élèves membres du conseil de discipline.

Le conseil de discipline est saisi par le directeur.

Le conseil de discipline ne peut délibérer que si le nombre des élèves pré­ sents n’excède pas celui des enseignants ; la parité est rétablie dans les con­ ditions prévues par le règlement intérieur.

TITR E VI

DISPOSITIONS TRANSITOIRES ET FINALES

Art. 37. — Jusqu’à la mise en place du Conseil national des universités et la désignation des présidents de ses sections, la commission prévue à l’article 7 ci-dessus comprend des présidents de section du Conseil supérieur des uni­ versités institué par le décret n° 83-299 du 13 avril 1983 modifié.

Art. 38. — Sont abrogées les dispositions du décret n° 85-788 du 24 juillet 1985 relatif aux écoles normales supérieures, en tant qu’elles concernent l ’École normale supérieure de Cachan, et du décret n° 86-499 du 15 mars

1986 fixant les règles particulières d’organisation et de fonctionnem ent de l’école.

Art. 39. — Le ministre d ’État, ministre de l ’économ ie, des finances et de la privatisation, le ministre de l’éducation nationale, le ministre délégué auprès du Premier ministre, chargé de la fonction publique et du Plan, le ministre délégué auprès du ministre de l ’économ ie, des finances et de la privatisa­ tion, chargé du budget, et le ministre délégué auprès du ministre de l’éduca­ tion nationale, chargé de la recherche et de l ’enseignement supérieur, sont chargés, chacun en ce qui le concerne, de l ’exécution du présent décret, qui sera publié au Journal O fficiel de la République française.

Fait à Paris, le 26 août 1987.

JACQUES CHIRAC Par le Premier ministre :

Le m inistre délégué auprès du m inistre d e l ’éducation nationale, chargé d e la recherche

et d e l ’enseignem ent supérieur,

JACQUES VALADE

Le m inistre d ’É tat, m inistre de l ’économie,

des finances et d e la privatisation,

ED O U A R D BALLADUR Le m inistre de l ’éducation nationale,

RENÉ MONORY

Le m inistre délégué auprès du Prem ier ministre,

chargé d e la fonetion pu bliqu e et du Plan,

HERVÉ DE CHARETTE

Le m inistre délégué auprès du m inistre d e l ’économie,

des fm anees et d e la privatisation, chargé du budget,

A L A IN JU PPÉ

René Faugère Aj 45.47 nous a fait parvenir le texte de la conférence qu’il a faite le 15.12.1987 à l’Académie des Sciences, Arts, et Belles Lettres de Dijon au titre de la com m ission d ’Astronomie.

N ous le remercions de sa participation à notre bulletin.

LA LUMIERE N O U S EMERVEILLE

ET N O U S INFORM E

FABULEUSEM ENT SUR L’UNIVERS

La lumière est certainement le phénomène physique le plus admirable de l ’Univers. J’utilise le terme de lumière au sens large pour désigner en fait l ’ensemble des radiations électromagnétiques qui, malgré l’éventail très ouvert de leurs longueurs d ’onde (Fig. 1) se propagent toutes à la même vitesse dans le vide, la fameuse célérité de la lumière que l’on représente par c et qui vaut sensiblement 300 000 000 de mètres par seconde (c^ = 10* m .s - ') . Je rap­ pelle que cette vitesse plafond qu’aucune particule matérielle ne peut attein­ dre est à l’origine de la théorie de la Relativité d ’Einstein.

L’œil humain est un récepteur très modeste, mais ô combien précieux !, qui, associé au cerveau, n’est capable de détecter que les radiations électro­ magnétiques dont la longueur d ’onde dans le vide est comprise entre 0,4 ^tm environ pour le violet et 0,75 |jim environ pour le rouge. Comme vous le voyez sur la Fig. 1 la lumière visible ne constitue qu’un tout petit domaine de l’éven­ tail des longueurs d ’onde et est encadrée d ’une part par les rayons ultravio­ lets et d’autre part par les rayons infrarouges.

I. — La lumière visible nous émerveille et nous informe sur

notre environnement.

Sur notre bonne planète Terre, nous vivons dans un m onde coloré unique dans le système solaire. Qui n’a été émerveillé par le bleu du ciel, par les chaudes couleurs du soleil couchant ou les teintes douces du soleil levant, par les irisations des lames minces, par la majesté des arcs-en-ciel ou par le mystère des aurores boréales ? Je vous propose de passer en revue ces quel­ ques phénomènes par lesquels la lumière nous enchante.

I. — 1) Les couleurs

La lumière solaire (ou lumière blanche) renferme, parmi d ’autres, toutes les longueurs d’onde du spectre visible du violet au rouge. Si un faisceau de lumière blanche traverse un filtre coloré de bonne qualité, on obtient un faisceau de lumière monochromatique (ou lumière simple) de longueur d ’onde X bien déterminée. En réalité, on obtient une petite “ tranche” de longueurs d ’onde plus ou moins étroite suivant la qualité du filtre. U n projecteur de diapositives, avec sa lampe à halogène donne pratiquement un faisceau de lumière blanche. En plaçant devant l ’objectif un filtre coloré on obtient par exemple de la lumière monochromatique bleue ( X = 0,45 (xm), verte ( X =

0.56(jLm) ou rouge ( X = 0,65 (jlUi) (Expérience I). On peut remarquer qu’un filtre ne laissant passer que quelques radiations absorbe les autres et par con­ séquent s ’échauffe d ’où la nécessité de protéger la diapositive dans le pro­ jecteur par un verre catathermique et une énergique ventilation.

U ne diapositive est en effet un filtre très complexe qui, en absorbant dif­ féremment la lumière blanche incidente en chacun de ses points, permet d’obtenir sur l’écran une fidèle image en couleurs du monde qui nous entoure. Jetons un coup d ’œil à ce m onde coloré. (Diapositives 1 à 11 -1 0 avec filtre : Exp. I). Vous voyez que notre belle planète Terre, surnommée par les cos­ monautes “ la planète bleue”, n’a pas usurpé son surnom ! Et si les objets qui nous entourent, éclairés par la lumière blanche du soleil, nous apparais­ sent si diversement colorés c’est qu’ils ont la propriété de renvoyer sélective­ ment à notre œil une partie seulement des radiations qu’ils reçoivent.

A l ’inverse, en superposant sur un écran les lumières dites com plém entai­ res obtenues avec des projecteurs équipés de filtres convenables on peut reconstituer de la lumière blanche.

La télévision en couleurs a résolu le problème à sa manière en utilisant le principe de la tiichromie ; toute teinte complexe est obtenue par le mélange en proportions convenables de trois couleurs fondamentales (le bleu, le vert et le rouge) données par les grains de trois poudres différentes juxtaposés sur l ’écran.

1. — 2) Le bleu du ciel et les belles teintes du soleil couchant

S’il est une couleur à laquelle nous sommes particuüèrement sensibles c’est bien à celle du bleu du ciel et nous ressentons une pénible frustration lors­ que les intempéries ou les mauvaises saisons nous en privent.

Voyons pourquoi le ciel ensoleillé nous paraît bleu. Lorsqu’un milieu tra­ versé par de la lumière renferme des particules en désordre dont les dim en­ sions sont très faibles par rapport à la longueur d ’onde de la lumière, celle- ci peut être diffusée dans toutes les directions par ces particules. D ’après la loi de lord Rayleigh (ou loi du bleu du ciel) : “ l’intensité de la lumière diffu­ sée par un miheu trouble est inversement proportionnelle à la quatrième puis­ sance de la longueur d ’onde” . Si la lumière incidente est blanche, le calcul montre que la lumière bleue est diffusée d ’une façon 4,4 fois plus effective que la lumière rouge. Les molécules de l’air jouant le rôle des particules pré­ citées, le ciel ensoleillé est bleu. On ôbserve la même teinte bleue avec la fumée de tabac, avec l’apparition d ’un précipité très fin dans une solution limpide incolore ou avec l ’introduction de quelques gouttes de lait dans de l’eau pure. (Exp. II).

Les m olécules de l’air diffusant préférentiellement les radiations de fai­ bles longueurs d’onde de la lumière solaire celle-ci nous apparaîtra de plus en plus orange puis rouge au fur et à mesure que le soleil descendra vers l ’horizon, ceu' au soleil couchant la lumière doit traverser une épaisseur d ’atmosphère bien plus grande que lorsque le soleil est au zénith. On peut d’ailleurs observer l’évolution de la lumière du projecteur transmise par l’eau dans laquelle on ajoute progressivement du lait. (Exp. II)

Observons quelques couchers de soleil (Dia. 12 à 20) et remarquons l’accen­ tuation du phénom ène provoqué par une légère brume ou de la fumée.

I. — 3) Couleurs des lames minces

Avant d ’aborder cette question rappelons ce que sont : la réflexion (Fig. 2), la réfraction et l ’indice de réfraction (Fig. 3), la dispersion (Fig. 4).

Les lames minces considérées doivent avoir des épaisseurs inférieures à quel­ ques fxm pour que l ’on puisse observer de belles irisations. C ’est le cas des bulles de savon, des lames obtenues pour l’étude des phénomènes de capil­ larité avec des détergents (Exp. III) ou des lames d ’huile s’étalant sur l’eau. Ces lames minces, éclairées en lumière blanche, donnent par réflexion des teintes qui nous informent sur l ’épaisseur de la lame. La figure 5 montre que la couleur de la lame résulte d’interférence constructive entre la lumière réfléchie par ses faces avant et arrière. On peut remarquer que lorsque l’épais­ seur de la lame tend vers zéro, par exemple par évaporation (Exp. III), cette dernière paraît bleue puis grise puis noire juste avant de disparaître. On observe des phénomènes analogues en emprisonnant de très minces lames d ’air entre deux lames de verre propres.

I. — 4) L’arc-en-ciel

Au préalable, rappelons la dispersion de la lumière blanche par un diop­ tre (surface de séparation entre deux milieux transparents) (Fig. 4) et, dans le cas du prisme (Fig. 6 et 8), l ’existence d ’un minimum de déviation (Fig. 7) (Exp. IV avec un polyprisme : assemblage de 4 prismes d ’indices différents).

Mais revenons au spectacle merveilleux que nous offre assez fréquemment en Bourgogne un arc-en-ciel éclatant sur le fond noir d ’un ciel orageux. L’arc- en-ciel a d ’ailleurs toujours frappé les im aginations et a acquis parfois une valeur de symbole : c’est ainsi que l’on peut lire dans la Bible qu’après le déluge Dieu “ fit réapparaître le soleil et donna l’arc-en-ciel à N oé en gage de réconciliation et d’alliance avec toutes les créatures de la Terre” . En cette fin du vingtième siècle l’arc-en-ciel semble avoir perdu beaucoup de son effi­ cacité, hélas, dans ce dom aine !

Au risque d ’enlever à l’arc-en-ciel un peu de sa poésie je vais essayer de vous donner un aperçu de son explication.

L’arc-en-ciel est un phénomène optique de dispersion de la lumière solaire qui, dans des gouttes de pluie sphériques a subi deux réfractions (à l’entrée et à la sortie) et, entre les deux, une ou deux réflexions partielles intérieures à la sphère. Pour une certaine valeur de l ’angle d ’incidence il existe (comme pour le prisme) un minimum de déviation provoquant à l ’émergence une forte accumulation de lumière dans la direction correspondante : ces rayons “ effi­ caces” sont les seuls vus par l’observateur. (Fig. 9 et 11).

Compte tenu de la dispersion de la lumière solaire par les dioptres, le cal­ cul de la déviation minimale Dm montre que :

— dans le cas d’une seule réflexion partielle à l’intérieur des gouttes les rayons rouges (moins déviés que les rayons violets) font à l’émergence un angle plus grand que les rayons violets avec le plan horizontal ; l’arc-en-ciel du premier ordre ou “ arc primaire” (le plus lumineux) a donc le violet à l ’intérieur et le rouge à l’extérieur. (Fig. 9 et 10) (Dia. 21).

— dans le cas de deux réflexions partielles à l’intérieur des gouttes, à l’émer­ gence le phénomène est inversé et cette fois ce sont les rayons violets qui font

avec le plan horizontal un angle plus grand que les rayons rouges : l’arc-en- ciel du deuxième ordre ou “ arc secondaire”, beaucoup moins lumineux, a donc le rouge à l’intérieur et le violet à l’extérieur. (Fig. 11 et 12) (Dia. 21).

L’arc-en-ciel, simple ou double, a donc une symétrie de révolution par rap­ port à l’axe joignant le centre du soleil au centre optique de l ’œil de l’obser­ vateur (ce dernier tournant le dos au soleil) ; les angles indiqués sur la Fig. 12 sont les angles a que font respectivement les rayons rouges et violets avec cet axe. L’arc-en-ciel est donc un phénomène subjectif, il “ suit” l’observa­ teur (on ne peut pas voir un arc-en-ciel de profil !). La hauteur de l’arc-en- ciel au-dessus de 1‘borizon est caractérisé par l’angle a - P, P étant la hauteur du soleil au-dessus de l ’horizon. Il n’y a pas de petits et de grands arcs-en- ciel mais simplement des arcs-en-ciel plus ou moins élevés suivant la posi­ tion du soleil et plus ou moins lumineux suivant la densité et la taille des gouttes de pluie du côté opposé au soleil. Les conditions les plus favorables d ’observation d’un bel arc-en-ciel sont donc : ciel d’orage sombre à l’est, nim­ bus avec pluie violente et dense, soleil qui brille à l ’ouest pas trop haut sur l ’horizon. (Dia. 22 et 23). Les gouttes de pluie doivent avoir de 1 à 4 mm de diamètre. Si de plus ces gouttes de pluie ont toutes le même diamètre dans des régions voisines des bords violets de l’arc double, des franges de diffrac­ tion colorées circulaires concentriques aux arcs apparaissent à l’intérieur de l ’arc primaire et à l ’extérieur de l’arc secondaire, ce sont les “ arcs supplé­ mentaires” assez rarement observables. On voit que l’arc-en-ciel nous informe sur la structure du nuage qui le produit.

Le phénomène de l ’arc-en-ciel peut aussi être observé d’avion (on voit alors parfois des cercles entiers) ou encore à proximité de chutes spectaculaires et tumultueuses. (Dia. 24 à 27).

1. — 5) Les aurores boréales

Elles sont caractérisées par l’apparition dans le ciel de lueurs plus ou moins fugitives de couleur bleu-verdâtre souvent frangées de rouge qui peuvent pren­ dre l’aspect de très belles draperies. Longtemps considérées com m e m aléfi­ ques par l ’astrologie, les “ aurores boréales” sont directement liées à l’acti­ vité solaire. Elles peuvent être provoquées par des jets perturbateurs de vent solaire : flux de particules (électrons, protons, hélions) émis par le soleil et arrivant au voisinage de la Terre, ou par les ondes de choc associées aux gigan­ tesques éruptions qui ont lieu dans la chromosphère solaire : phénomènes observables sous forme de taches solaires. (Dia. 28).

Dans les deux cas, des particules chargées peuvent être piégées par le champ magnétique terrestre au voisinage des pôles géom agnétiques créant ainsi par interaction avec certaines molécules de la haute atmosphère des phénom è­ nes auroraux (aurores boréales mais aussi aurores australes). Par exemple, de la lumière verte et de la lumière rouge créées par des atomes d ’oxygène excités et de la lumière bleue créée par des molécules d’azote ionisées (ayant perdu des électrons).

Ces phénomènes prennent naissance à partir de l ’ovale auroral d ’un pôle, couronne lumineuse de diamètre 2 000 km entourant le pôle géom agnéti­ que à environ 200 km d ’altitude qui a été photographiée pour la première fois par le satellite Explorer 1 le 25.9.81. Dans certains cas l ’ovale auroral peut être très agrandi et c’est ainsi que des aurores sont apparues sur la France

le 19.10.1725 à Évreux, le 13.5.1869 à Paris et même sur le Japon en 1635. Mais le plus souvent la zone d ’apparition des aurores se situe aux environs de 70° de latitude géomagnétique (régions arctiques et antarctiques). En par­ ticulier l’institut de géophysique de Fairbanks en Alaska possède dans ses archives les photographies de magnifiques aurores boréales.

L’activité aurorale étant directement liée à l ’activité solaire est souvent accompagnée de graves perturbations dans les réseaux électriques (pannes de New York de mai 1969 et d ’août 1972), dans les réseaux télex, etc. : le flux inhabituel de particules chargées atteignant la ionosphère peut provo­ quer des courants de plusieurs m illions d ’ampères qui créent par induction des champs électriques perturbateurs dans la croûte terrestre (orages magnétiques).

Les aurores qui embrasent assez fréquemment le ciel polaire n’en restent pas m oins le plus spectaculaire phénomène lumineux que l ’on puisse obser­ ver dans l ’atmosphère.

II. — Messagère admirable la lumière nous informe fabuleu­

sement sur l’univers.

Pour bénéficier des innombrables informations que nous apporte la lumière nous devons décoder ces informations c’est-à-dire analyser la lumière qui nous parvient des différentes régions de l’Univers

II — 1) Quelques exemples de décodage des informations

apportées par la lumière

Nous allons envisager successivement l’analyse spectrale de la lumière, l’uti­ lisation de l’effet Doppler-Fizeau et l ’observation de la polarisation de la lumière.

II. — 1) a. L’analyse spectrale

Cette analyse a pour but de déterminer les longueurs d’onde présentes dans la lumière considérée.

Pendant longtemps on a utilisé des spectroscopes à prismes dans lesquels la dispersion est obtenue par des réfractions successives. Mais on leur a pré­ féré depuis le spectroscope à réseau dans lequel le spectre est obtenu par diffraction.

U n réseau peut être constitué par une plaque de verre ou de plastique trans­ parent comportant un grand nombre de sillons par mm (ex. : 528 traits par mm). Lorsqu’on éclaire la plaque perpendiculairement en lumière blanche on observe sur l’écran, de part et d ’autre de l’image de la fente source (paral­ lèle aux traits du réseau), la formation de spectres d ’ordre 1, 2 et 3. (Exp. V). Chaque sillon peut être considéré comme opaque ; étant donné la petitesse des “ fentes” restantes, celles-ci se comportent comme des sources rayonnant dans toutes les directions (phénomène de diffraction). Com me le nombre de “ fentes” est très élevé il y a en général interférences destructives sauf pour les rayons présentant une différence de marche k \ : ceci se produit pour les rayons émergeant sous l’angle 0 tel que d sinO = kX d étant le pas du réseau (Fig. 13).

Le calcul montre qu’en lumière blanche avec le réseau de 528 traits par mm on obtiendra trois spectres presque complets avec empiètement du troi­ sième sur le deuxième : résultat confirm é par l ’expérience V.

On remarque que contrairement à ce qui se passe avec le prisme le réseau dévie davantage le rouge que le violet et donne un spectre mieux équilibré. Le prisme, lui, donne un spectre beaucoup plus étalé dans le violet que dans le rouge. Alors que les spectres de prisme dépendent de la nature du verre du prisme, les spectres de réseaux sont tous comparables et la dispersion est beaucoup plus grande qu’avec le prisme.

On peut également utiliser les réseaux par réflexion (réseaux métalliques à sillons non réfléchissants ; ex. : 1 000 traits par mm).

Pour obtenir un spectre pur il faut équiper l ’appareil d ’un collimateur et d ’une lunette d ’observation. Si on lui adjoint un dispositif photographique on obtient un spectographe : appareil de base de l’astrophysique. Les spec- tographes performants sont des appareils volumineux (10 m) et lourds (It) installés le plus souvent à poste fixe au foyer coudé des télescopes.

II. — 1) b. Les lois de Kirchhoff et les trois types de spectres.

Un corps incandescent solide ou liquide, ou un gaz chauffé et à pression élevée est une source de rayonnement continu (on obtiendra un spectre con­ tinu d ’émission).

U n gaz excité à basse pression n’émet de rayonnement que pour certaines longueurs d’onde (on obtiendra un spectre de raies d ’émission).

Si, entre un corps incandescent, source de rayonnement continu, et la fente du spectroscope, on interpose un gaz plus froid à basse pression, on obtient un spectre de raies d ’absorption sur un fond continu d ’émission. Le gaz absorbe les longueurs d ’onde qu’il émettrait s’il était chaud. (Dia. 29 et 30).

Les raies spectrales (en ém ission ou en absorption) sont caractéristiques des éléments présents dans le gaz.

II. — 1) c. Le mécanisme de la formation des raies spectrales

Prenons le cas simple de l’atome d’hydrogène qui comporte un proton (son noyau) et un électron. L’électron ne peut occuper que des niveaux d ’énergie parfaitement quantifiés, le niveau fondamental 1 est le plus stable. Si l ’atome est excité par exemple par chauffage, l’électron peut occuper des niveaux d ’énergie supérieurs 2, 3, 4, etc. Ensuite, l ’électron a tendance à revenir au niveau 1 (le plus bas) soit directement soit en passant par d ’autres niveaux : à chaque “ saut” de l’électron l’atome émet un photon dont l’énergie est égale à l’écart d ’énergie entre les deux niveaux concernés. Par exemple, le retour du niveau 3 au niveau 2 engendre la raie rouge H a dont la longueur d ’onde donnée par X = h c/(E3 — Ej) est de 0,6562 (xm ; de même, de 4 à 2 HP

(bleue), de 5 à 2 HT (bleue), de 6 à 2 H S (violette) : ces quatre raies font partie de la série de Balmer. Le retour sur le niveau 1 constitue la série de Lyman qui se situe dans l’ultraviolet (ex. : X^^ = 0,1215(xm).

Finalement, comme l’hydrogène, chaque élément aura pour “carte d’iden­ tité” un ensemble de raies spectrales. (Dia. 31). A l’inverse, lorsque de la lumière à spectre continu traverse un gaz dans certaines conditions favora­

bles, des atomes peuvent être excités par des photons d ’énergie adaptée créant ainsi dans le spectre les mêmes raies, mais en absorption (raies noires).

Par exemple, dans le spectre de la lumière solaire les nombreuses raies d ’absorption de Fraunhofer ont permis de détecter un grand nombre d ’élé­ ments dans la chromosphère du soleil (couche située entre la surface ou pho­ tosphère et la couronne solaire). (Dia. 32 et 33).

La plupart des étoiles donnent des spectres de raies d ’absorption sur fond continu d ’ém ission : ceci permet en général de détecter les éléments se trou­ vant dans l ’atmosphère de l’étoile.

II. — 1) d. L’utilisation de l’effet Doppler-Fizeau

C ’est le physicien français Fizeau qui adapta aux ondes électromagnéti­ ques l ’effet découvert en acoustique par le physicien autrichien Doppler, sur le décalage en fréquence subi par l’onde reçue par un observateur d’une source en mouvement par rapport à lui. (Dia. 34).

Concrètement, cela se traduit en acoustique par le net passage de l’aigu au grave du son du moteur d ’une voiture autom obile rapide passant devant un observateur : lorsque la voiture se rapproche, le son reçu par l’observa­ teur a une fréquence plus élevée que celui reçu par le conducteur ; et lorsque la voiture s’éloigne, le son reçu par l’observateur a une fréquence plus basse que celui reçu par le conducteur.

Pour les ondes électromagnétiques on préfère raisonner en terme de lon­ gueur d ’onde : si la source lumineuse se rapproche de l ’observateur, ce der­ nier observe une diminution de la longueur d’onde de la lumière reçue soit un glissement des raies spectrales vers le bleu (blueshift) ; si, au contraire, la source s ’éloigne on observe un glissement des raies spectrales vers le rouge (redshift). (Fig. 14).

L’étude du décalage des raies spectrales et l ’utilisation de l ’effet Doppler- Fizeau sont fondamentales en astronomie pour la détermination des vites­ ses dans l’Univers. On a pu déterminer de cette façon : la rotation des pla­ nètes sur elles-mêmes, la rotation du Soleil, les turbulences dans les taches soltdres, la vitesse radiale des étoiles, des nébuleuses, des galaxies, des qua­ sars... donnant ainsi une idée de l’expansion de l ’Univers.

II. — 1) e. L’observation de l’état de polarisation de la lumière

L’expérience montre qu’un rayon de lumière naturelle, tout en véhiculant une onde transversale, a une symétrie de révolution par rapport à sa direc­ tion. Après avoir traversé un polaroïd (feuille de plastique dont les longues molécules sont orientées parallèlement) le rayon n’a plus sa symétrie de révo­ lution c£ir un deuxième polaroïd peut provoquer ou non son extinction sui­ vant sa position par rapport au premier. (Fig. 15) (Exp. VI). Après la traver­ sée du premier polaroïd (le polariseur) la lumière est polarisée rectilignement. Le deuxième polaroïd (l’analyseur) permet de détecter l ’état de polarisation de la lumière.

La lumière naturelle peut être polarisée par réflexion (incidence de Brews­ ter telle que tg i = n, le rayon réfracté étant perpendiculaire au rayon inci­ dent), par diffusion Oe bleu du ciel observé à 90° de la direction du soleil

émet de la lumière fortement polarisée) ou par transmission à travers cer­ tains cristaux présentant la double réfraction com me le spath d ’Islande ou la tourmaline (ou à travers un polaroïd).

Les anciennes légendes Scandinaves racontent que les Vikings naviguant au-delà du cercle polaire savaient trouver la position du soleil même s’il était plus bas que l’horizon grâce à une “ pierre solaire’’ magique : peut-être s’agit-il de cristaux de tourmaline ou de cordiérite leur permettant de situer la région du ciel qui émet le plus de lumière polarisée et se trouve à 90° de la direction du soleil.

Les abeilles peuvent aussi détecter la polarisation du ciel pour contrôler leur trajectoire.

En astronomie, les polarimètres permettent de déterminer l ’état de polari­ sation de la lumière réfléchie par les planètes et d ’en déduire de précieux ren­ seignements sur les matériaux de surface ou sur les gouttelettes et les pous­ sières en suspension dans leur atmosphère éventuelle.

II. — 2) Quelques exemples des fabuleuses informations appor­

tées par la lumière.

Remarque préalable : les progrès technologiques ont permis progressivement l ’exploitation de tous les dom aines des ondes électromagnétiques.

A partir de 1933, l ’étude des ondes radioélectriques a ouvert un champ nouveau d ’investigation : la détection systématique des sources radio dans l’Univers.

A partir des années 70, l ’astronomie spatiale, en transportant les instru­ ments au-delà de l’atmosphère terrestre, a permis une extension très fruc­ tueuse dans l’infrarouge et dans l ’ultraviolet. Les performances des appa­ reils se sont beaucoup accrues, y compris dans les dom aines de très hautes énergies^'^dont des très petites longueur d ’onde) X et T. Car en effet, ce ne sont pas les mêmes régions des astres qui émettent en “ lumière X ”, en “ lumière visible” ou en “ lumière radio” ; on peut donc analyser “ en pro­ fondeur” l’objet étudié.

En particulier à partir des années 50, la raie radio à 21 cm de l’hydrogène neutre a permis, en tenant com pte de l’effet Doppler-Fizeau sur cette raie, de dresser une véritable cîutographie de la Galaxie. En effet, la raie à 21 cm est émise par l ’hydrogène neutre se trouvant dans les nuages interstellaires froids de la Galaxie ( T C lOOK), nuages dont on a pu ainsi déterminer la position et la vitesse. Cette étude a permis de trouver la structure spirale exacte de la Galaxie qui ressemble beaucoup à celle de la galaxie d’Andromède située à 2,2 m illions d ’années lumière.

La raie à 21 cm résulte d ’une transition à très faible énergie concernant le noyau de l ’atom e d ’hydrogène à son niveau fondam ental. La détection de cette raie a beaucoup fait avancer nos cormaissances dans le domaine extra­ galactique, car la mesure du décalage Doppler-Fizeau a permis de détermi­ ner avec plus de précision qu’avec les raies optiques les vitesses de fuite des galaxies lointaines donc leur distances d’après la loi de Hubble : “ la vitesse d ’éloignement des galaxies est proportionnelle à leur distance”.

II. — 2) 1. Connaissance des planètes et de leurs satellites

L’étude des spectres, de l ’effet Doppler et de la polarisation de la lumière réfléchie par les planètes et leurs satellites permet d ’en connaître la vitesse de rotation, la com position en surface, la com position de l ’atmosphère éven­ tuelle et ses turbulences, et s ’il y a lieu la structure des anneaux. Les sondes spatiales ont rendu de grands services dans ce domaine mais n’oublions pas qu’elles sont contrôlées et délivrent leurs messages par ondes électromagné­ tiques (toujours elles I).

Dia. 35 : Saturne, ses anneaux et ses stallites Téthys et Mimas. Dia. 36 : Saturne, ses anneaux, leur ombre, Téthys et Dioné. Dia. 37 ; Saturne, détails de couches nuageuses entre 40° et 60° N.

II. — 2) 2. Connaissance du Soleil

Le maximum d ’énergie rayonnée dans le spectre continu étant situé dans le vert, la température de la photosphère est 6000K. Les taches solaires plus sombres sont à 4500K environ.

La rotation est différentielle : environ un tour en 25 jours à l ’équateur et en 30 jours près des pôles.

On obtient la com position précise de la chromosphère grâce au spectre “ éclair” obtenu au m oment des éclipses totales de soleil : tant que le disque solaire n’est pas totalement occulté, on a le spectre solaire continu de la pho­ tosphère avec les raies d ’absorption de Fraunhofer et au moment où la Lune (qui par un hasard extraordinaire a même diamètre apparent que le Soleil) occulte tout le disque, les raies d’absorption deviennent raies d’émission, mais le phénomène ne dure que quelques secondes.

Pendant les gigantesques éruptions solaires l’étude du profil des raies dans le visible, l ’ultraviolet, les rayons X etT , et les ondes radio apporte beau­ coup de renseignements sur ces phénomènes.

II. — 2) 3. Connaissance des étoiles et des nébuleuses de la

Galaxie

Dia. 38 : Comm e dans le cas du Soleil (qui est une étoile comme les autres) la température des étoiles de la Galaxie est connue d ’après la longueur d ’onde de la raie du spectre continu d ’ém ission correspondant au maximum d’éner­ gie rayonnée. On peut dire que la couleur des étoiles dépend de leur tempé­ rature, et en classant les étoiles d ’après leurs spectres on les classe d’après leurs températures.

Dia. 39 : L’étude de l ’évolution des étoiles est facilitée par le diagramme de Hertzsprung (le danois) et Russel (l’américain). On obtient le diagramme HR en portant en abscisse la température des étoiles (ou leur type spectral) et en ordonnée leur magnitude absolue (leur éclat intrinsèque). La plupart des étoiles se retrouvent sur la séquence principale, genre de S déformé qui barre le diagramme en diagonale ; quelques groupes s ’en écartent : les géan­ tes et les supergéantes rouges d ’un côté et les géantes bleues et les naines blanches de l ’autre. Concrètement les étoiles les plus chaudes sont générale­ ment bleues et brillantes tandis que les étoiles les plus froides sont rouges et plus sombres. Les premières sont généralement jeunes et les deuxièmes

Dia. 40 : Portion de la Voie Lactée visible de l ’hémisphère Sud. Dans cette portion du plan médian de notre galaxie se concentrent dans la direction du centre galactique, des dizaines de milliards d’étoiles, des nébuleuses bril­ lantes et de grands nuages obscurs (largeur de la bande médiane environ 500 années-lumière : l ’a.l. est la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant un an soit 9,46.10>5 m). Le centre de la Galaxie se trouve dans la direction de l ’étoile ï du Sagittaire : la Voie Lactée y est la plus brillante et la plus large car c’est là que sont concentrées un grand nombre de vieilles étoiles rougeâtres (formées aux premiers temps de la Galaxie il y a une dizaine de milliards d ’années). Cette région émet un intense rayonnement radio et infrarouge.

Dia. 41 : L’amas des Pléiades (M45) est situé près du Taureau à 400 a.l. ; il renferme plusieurs centaines d ’étoiles dont 6 sont visibles à l’œil nu. Ce sont des étoiles “ jeunes” (50 millions d ’année), chaudes et bleues, entou­ rées d’une nébulosité bleue résidu du nuage gazeux qui leur a donné nais­ sance. Ces étoiles s ’étant formées en même temps à partir du même nuage initial, on a pu étudier leur évolution selon leur masse et conclure que ce sont les étoiles les plus massives qui vieillissent et s’éteignent le plus vite. Les gaz et les poussières du nuage résiduel réfléchissent et diffusent la lumière bleue des étoiles.

Dia. : 42 : La nébuleuse Hélix (NGC7293) située dans le Verseau est la plus grande nébuleuse annulaire connue. C ’est une nébuleuse planétaire typique, enveloppe gazeuse éjectée par une étoile vieille en fin d ’évolution. L’étoile centrale est suffisam m ent chaude pour exciter et ioniser les gaz. Ces gaz par un processus de fluorescence émettent des raies brillantes : le rouge domine (raie H a de l’hydrogène) mais on observe aussi la lumière verte (0,5 (xm) de l ’oxygène ionisé (ayant perdu des électrons). Hélix est à 400 a.l.

Dia. 43 : La nébuleuse “ Tête de cheval” située dans Orion à 1 000 a.l. est un nuage de poussières absorbantes se découpant dans une zone brillante illuminée par l ’étoile a d’Orion. La friction entre le nuage obcur et la nébu­ leuse brillante échauffe les particules et provoque une luminosité caractéris­ tique. Au-dessous de l’étoile zêta d ’Orion (extrémité inférieure du Baudrier) on voit une petite nébuleuse rouge (raie Ho) divisée par le banc de poussières. Des observations récentes en infrarouge et en ondes millimétriques ont montré que cette zone agitée est un “ berceau” d ’étoiles.

D ia. 44 : La nébuleuse Trifide (M20) située dans le Sagittaire en direction du centre galactique à 3 300 a.l. environ a une belle couleur rouge ; raie Ho d ’hydrogène chauffé par des étoiles très chaudes contenues dans la nébu­ leuse. On remarque des tramées sombres de poussières (3 secteurs) et une petite nébuleuse bleutée dont l ’étoile centrale n’est pas assez chaude pour donner H o (la couleur bleue est due à la réflexion et à la diffusion de la lumière de l ’étoile par les gaz et poussières).

D ia. 45 : La nébuleuse du Crabe (M l), située dans le Taureau à 6 500 a.l., est le résidu de la supernova galactique observée par les Chinois en 1054. Au centre se trouve un pulsar (étoile à neutrons en rotation rapide : 30 tours par seconde) qui est une puissante radiosource. Le pulsar du Crabe émet un rayonnement électromagnétique dans une très large bande de longueur d’onde depuis les ondes radio jusqu’aux rayons T et quelle que soit la longueur d’onde reçue on retrouve sur tous les enregistrements les deux mêmes “ pics” dis­ tants de 0,033 seconde. Ceci montre que le vide n’est pas dispersif et que.