Application de la photographie instantanée à la mesure des différences de longitude

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Submitted on 1 Jan 1914

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des différences de longitude

G. Lippmann

To cite this version:

G. Lippmann. Application de la photographie instantanée à la mesure des différences de longitude.

J. Phys. Theor. Appl., 1914, 4 (1), pp.445-449. �10.1051/jphystap:019140040044500�. �jpa-00241913�

445

APPLICATION DE LA PHOTOGRAPHIE INSTANTANÉE A LA MESURE DES DIFFÉ-

RENCES DE LONGITUDE.

Par M. G. LIPPMANN.

1.

La photographie instantanée, ^dont l’emploi ^est fréquent ^en physique, paraît n’avoir pas ^été utilisé comme il pourrait ^{l’être en}

astronomie. Il semble possible ^{de résoudre, à} l’aide de la photogra- phie instantanée, plusieurs problèmes d’astronomie d’une manière

plus simple, plus précise, ^et assurément plus rapide, que par les ^mé- thodes visuelles, ^{seules en} usage actuellement.

Tel est le cas de la mesure des différences de longitude. ^Cette

mesure s’impose fréquemment ^non seulement pour le travail géo- graphique, mais pour l’ensemble des ^mesures astronomiques, ^{car il}

faut bien connaitre la position ^{relativé des} divers observatoires qui

collaborent aux déterminations de l’astronomie de position.

Le problème ^{à résoudre est} simple, puisqu’il s’agit ^{de mesurer un} angle ^{constant. La méthode en} usage ^est par ^contre compliquée : rap-

pelons ^{en effet comment se} fait la détermination sous sa forme la plus moderne, ^{dans le cas} _par exemple de la différence de longitude ^me-

surée entre Paris et Greenwicll. On construit d’abord quatre ^lunettes méridiennes aussi pareilles que possible. Chaque lunette méridienne est munie d’un micromètre Repsold qui communique électriquement

avec un chronomètre inscripteur. ^On mobilise deux équipes ^d’observa-

teurs, ^une pour chaque ^station. Chaque équipe opère ^{d’abord sur les}

deux instruments qui ^{lui sont} confiés. Ensuite les instruments res-

tant en place, les deux stations font l’échange ^de leurs deux équipes,

et l’on recommence la série des opérations. Enfin, les observateurs restant en place, ^{ce sont} les lunettes que l’on déplace : il y ^a échange

d’instruments entre les deux stations, ^{et l’on} recommence de nou- veau la série des opérations. On obtient ainsi une octuple série d’ob- servations croisées destinées à mieux éliminer les erreurs person- nelles et instrumentales. Les observations durent plusieurs mois ; puis ^{il faut} plusieurs mois pour les réduire par le calcul. La ^mé- thode en usage ^est donc très longue, ^{et son} emploi ^{assez coûteux}

pour exiger ^{le vote de crédits} spéciaux. Il y ^a quelque disproportion

entre la complication de la méthode en usage ^{et la} simplicité ^du pro- blème à résoudre : la mesure d’un angle ^constant.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019140040044500

2. La différence de ^la longitude ^entre deux stations est un angle

constant : à savoir la distance qui sépare ^{les deux zéniths, mesurée}

en ascension droite. Afin de mettre cette définition en muvre direc- tement, rendons le zénith de chaque station visible à un moment

quelconque ^{dans le} Ciel, ^à l’aide d’un artifice optique ^décrit plus

loin. Le zénith est rendu visible sous la forme d’une étoile artificielle

assez brillante pour venir ^en photographie instantanée. Photogra- pllions ^ainsi chaque ^{zénith au milieu des} étoiles, l’opération ^{étant faite}

8Í1nultané1nent aux deux stations. Comme résultat de cette double opé- ration, ^{on a deux clichés où l’on voit} les deux zéniths situés ^au milieu des étoiles. L’opération ^est alors terminée. Il ne reste plus qu’à ^ré-

duire les deux clichés. La réduction des deux clichés donne la dis- tance angulaire cherchée; ^{c’est le Ciel} qui ^{fait omce} du cercle divisé.

Pour voir qu’il ^{en est} ainsi, imaginons ^d’abord que, par ^un hasard

heureux, l’image ^du premier zénith coïncide exactement avee unes

étoile cataloguée ^{ce ;} que l’image du second zénith coïncide de même

avec une étoile cataloguée ^. On tirera du catalogue la distance en

longitude ^des deux étoiles ce etp; ^{il est clair} qu’elle ^est égale ^{à celle}

des zéniths avec lesquels elles coïncident.

Cette double coïncidence sans doute ne se présentera pas ; mais, il arrive nécessairement que chaque ^{zénith se trouve situé au milieu}

d’un groupe d’étoiles. Il suflira ^donc de rapporter chaque ^{zénith aux}

étoiles environnantes ; ^{en d’autres} termes, d’effectuer la réduction de chaque ^{cliché, comme on} le fait pour ^la confection du Catalogue photographique. ^{En un mot, on traite les} images des deux zéniths

comme s’il s’agissait ^{de deux étoiles} photographiques ^{dont on désire}

obtenir les coordonnées. Les méthodes de réduction des clichés sont celles en usage pour la confection du catalogue photographique.

Il est nécessaire de photographier ^les deux zéniths instantané- ment et simultanément, puisqu’ils ^{suivent le mouvement diurne ; la} photographie des étoiles se fait au contraire en suivant leur ^mouve- ment; l’appareil photographique ^{est donc monté} équatorialement, ^à

moins qu’on ^ne préfère employer ^{une chambre} photographique ^fixe

à plaque mobile, ^{ou bien un coelostat.}

3. Il reste à indiquer l’artifice optique par lequel ^{on rend le}

zénith visible à volonté dans le champ ^de la. ^{lunette sans} masquer

le Ciel; et, ^d’autre part, ^{à dire comment on fait} briller les deux

zéniths dans les deux stations pendant ^un temps ^très court, ^{et bien}

simultanément.

447 On rend le zénith visible à l’aide de l’appareil représenté ^schéma- tiquement ^{sur la} figure ^et qui ^{est une sorte} de collimateur zénithal.

Le collimateur CC, ^{fixé sur} pilier, porte ^{en son} foyer ^une glace a rgentée, ^sur l’argenture ^de laquelle ^une croix minuscule transpa- rente f ^{est tracée au} diamant: les rayons parallèles, ^{émanés du}

’

centre de cette croix, ^{sont réfléchis} par la glace transparente 1B1M,

fixée au même pilier, ^{et reçus ensuite dans} la lunette photogra- p hique ; ^la glace ^étant transparente, ^on photog raphie ^à la fois le ciel et la petite ^croix. Afin que celle-ci soit exactement au zénith,

on rend les _rayons réfléchis par ^la glace perpendiculaires ^{à un bain}

de _mercure, en opérant par autocollimation ; ^le réglage de vertica- lité exécuté, ^on enlève le bain de mercure qu’on ^{ne remet en} place qu’à intervalles éloignés, pour vérification.

Fm. i.

La lunette et la glace transparente ^étant fixés invariablement au

pilier, ^le réglage de verticalité se fait en déplaçant micrométrique-

ment la plaque argentée ^à l’aide de vis de réglage qui ^{ne sont} pas

représentées ^{sur la} figure.

4. Il faut que les étoiles artificielles qui ^{sont fixées aux deux}

zéniths soient brillantes, instantanées et qu’elles apparaissent

simultanément aux deux zéniths. On éclaire donc chaque petite

croix par ^une étincelle électrique, ^ce qui ^{satisfait aux deux} pre- mières conditions. Pour qu’il y ait en plus simultanéité, ^{il est néces-}

saire que les deux étincelles éclairantes ’jaillissent simultanément

aux deux stations, quelle que soit la distance qui ^les sépare.

Supposons que les deux stations reçoivent ^les ondes hertziennes émises à chaque seconde par ^un poste tel que celui de la ^tour Eiffel.

A chaque ^{station on installe un} appareil disposé ^et réglé ^de

manière ^à produire ^{une étincelle} électrique juste ^{au moment où}

arrive l’onde hertzienne. Ledit appareil ^{se compose d’un moteur} approprié, ^{dont un axe fait un tour par} seconde. Sur cet axe est fixé

un bras métallique ^dont l’extrémité décrit une circonférence entière

en une seconde, ^{d’un mouvement} uniforme ; ^{sur cette} circonférence

se trouve un plot conducteur P déplaçable que le bras ^tournant

°

touche en passant.

En déplaçant ^le plot ^{P sur la} circonférence, laquelle ^{constitue un axe}

du temps, ^on déplace ^{dans le} temps l’instantoù Pest touëhé par ^{le bras ;}

cet instant est d’ailleurs très court si le plot ^{a une} petite étendue. Si le plot ^{est touché au moment où} arrive l’onde hertzienne, ^{on entend}

le coup de téléphone ; ^{dès lors on laisse le} plot ^en place, ^et l’on conti-

nue à entendre régulierement ^{les ondes} hertziennes, puisque ^leur pé-

riode est la même que celle de la rétraction du bras. La coïncidence entre le contact en P et l’arrivée de l’onde hertzienne est assurée par

ce réglage, ^{et vérifiée} indéfiniment par la série des coups que l’on entend.

On remarquera que l’oreille n’a pas à juger de la coïncidence de deux

bruits, ^comme dans la méthode de coïncidence : ici ou bien un n’en- tend rien tant que le réglage n’est pas obtenu, ^{ou bien on entend}

indéfiniment les ondes hertziennes, quand ^il y ^a coïnciden ce dans le temps ^{entre le contact en P et} l’arrivée de l’onde.

L’observateur est muni d’un téléphone récepteur ^{avec son détec-} teur ; ^{le bras mobile est} d’ailleurs intercalé dans le circuit du télé-

phone. L’onde hertzienne ne sera donc perçue que ^si le bras tour- nant est en contact avec le plot ^P conducteur, juste ^{au moment où}

arrive l’onde hertzienne ; ^{on obtient cette} coïncidence en déplaçant graduellement ^le plot juqu’à ^ce que la coïncidence ait lieu ; ^{on en-}

tend dès lors le choc du téléphone ^{et on} l’entend désormais à chaque

seconde.

L’axe tournant a une seconde fonction à remplir, c’est de faire par- tir l’étincelle au moment voulu. Cette fonction est remplie par ^une

came C fixée sur l’axe. Cette _came, en passant ^{sur un} plot Q ^ou, pour mieux dire, ^{en le} quittant, détermine la rupture d’un circuit local, ^et

l’éclatement d’une étincelle induite de rupture. ^Ces plots ^{P et} Q, ^iso-

lés l’un de l’autre, ^sont d’ailleurs portés par ^un même système rigide,

et Q fixé par rapport ^{à P de} façon que la rupture ^en Q ^{coïncide avec}

le contact en P; Q ^se déplace ^{en même} temps que P, ^la coïncidence

des deux événements demeure donc assurée mécaniquement par

449 construction pendant ^{que l’on} règle, ^{comme il a été dit} plus ^{haut, la} position de P. Ledit réglage ^étant exécuté, il y ^a simultanéité entre l’arrivée de l’onde, ^{le contact en P, et} l’éclatement de l’étincelle. Si le plot P occupe le 100 m de la circonférence, ^la précision ^{est de}

un centième de seconde.

Les mêmes conditions étant remplies ^{aux deux} stations, ^{les deux}

étincelles éclatent au moment de l’arrivée de l’onde à chacune d’elles. On peut ^{donc les} considérer comme simultanées, sauf,

à la rigueur, ^{à tenir} compte de la vitesse de propagation ^{des ondes.}

5. Les conditions de précision ^{de cette méthode sont les mêmes}

que dans la confection du Catalogue photographique : ^{même lunette} photog raphique qui ^{suit les étoiles, même} réduction des clichés ; ^la

seule différence est que l’étoile projetée ^{au zénith est une} étoile arti- ficielle. On peut ^donc espérer ^{avoir la même} précision pour le résul- tat, c’est-à-dire une fraction de seconde d’arc.

Dans les deux cas, la méthode est différentielle, la réduction des clichés est une sorte d’interpolation, ^et l’approximation ^{finale ne} dépend ^{que de} l’approximation ^avec laquelle ^la position des étoiles de référence est fournie par les ^mesures exécutées dans les Obser- vatoires. Ces mesures se font et se recommencent à loisir toute l’année. Mais l’opération propre ^à la mesure de la différence de lon-

gitude n’exige que la prise ^d’une paire de clichés.

Il suffit, ^{à la} rigueur, de faire éclater la double étincelle une seule fois pendant la pose du cliché. Mais il est aussi simple ^{de laisser}

éclater l’étiticelle plusieurs fois, douze fois _par exemple, ^{de trente}

en trente secondes. On obtient ainsi douze couples ^de points qui

donnent douze valeurs de la différence de longitude, ^{et l’on} peut prendre ^la moyenne. En outre, ^il faut remarquer que les douze

points ainsi inscrits sont exactement situés sur le parallèle ^{de la} station, ^et équidistants. ^{On a ainsi} deux données qui n’existent pas

sur les clichés du Catalogue : ^un parallèle ^{et, sur ce} parallèle, ^une

échelle des temps directement inscrits.

La réduction du cliché est par là facilitée, ^et l’échelle des temps étant obtenue directement, ^la précision des résultats peut ^être aug-

mentée.