L'extrémité ultraviolette du spectre du ciel nocturne

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L’extrémité ultraviolette du spectre du ciel nocturne

J. Gauzit

To cite this version:

Par M. J. GAUZIT.

Faculté des Sciences de

_Montpellier.

Sommaire. - L’extrémité ultraviolette du spectre du ciel nocturne a été étudiée dans 7 clichés,

obtenus avec un _{spectrographe} à optique de quartz, ouvert à _F/2. Les observations ont été faites à

Montpellier, en visant l’horizon Nord. L’auteur donne une liste des raies d’émission _{observées, les compare}

à celles trouvées par d’autres observateurs et propose quelques identifications.

L absorption par l’ozone atmosphérique ne se manifeste pas et l’émission paraît encore _appréciable vers 3000 Å et au delà.

A

_{l’instigation}

de MM. Cabannes et

_Dufay

_{et pour} collaborer à leurs recherches

₍₁₎

₍₂₎

₍₃₎

_{(~), j’ai}

_étudié,

au _moyen d’un

_{spectrographe}

à

_optique

de

quartz,

l’extrémité

ultraviolette du

_spectre

du ciel noc-turne.

Le

_{système clispersif}

du

_{spectrographe comprend}

un

prisme

de Cornu de 60° et deux

_prismes

de

_quartz,

droit et

_gauche,

de

_30°,

_placés

de

_part

et d’autre du

prisme

de

_{Cornu ;}

le

_{premier prisme}

est traversé

nor-malement par les rayons

incidents,

tandis que le rayon

émergent

moyen sort normalement du

dernier,

comme

le montre la

_figure

1. La

_position

du

_prisme

de Cornu

’

Fig. i .

correspond

sensiblement au minimum de déviation pour la radiation de

longueur

d’onde 3.300 À. Ce train de trois

_prismes,

substitué à 2

_prismes

de Cornu de 60°,

permet,

pour un même

_poids

de

quartz,

d’utiliser un

faisceau

_plus

_large;

_par contre la

_{dispersion angulaire}

est réduite d’un tiers environ.

Le collimateur est formé d’une lentille de

_quartz,

de ~0 cm de distance focale. Comme

_objectif

de la cham-bre

_{photographique, j’ai}

utilisé deux lentilles de

quartz,

identiques,

plan-convexes, placées

l’une

derrière

_l’autre,

les faces courbes en avant : ce

sys-tème a une cli s f ance focale de 10 cm environ et il est ouvert à

_{/~/2. L’objectif}

_{n’étant pas}

_{achromatique,}

la

plaque

est _{fortement inclinée par}

_rapport

au _rayon

moyen, mais les

images

de la fente sont satisfaisantes dans un

_grand

intervalle

_spectral,

s’étenclan t de 2900 Ã à 4 100 À

environ;

au delà de 4 200 3i

_jc

n’ai

pas étudié les clichés. La

dispersion

varie de 130 À par

mm vers 3 000 Â à 300 v _par mm vers u 000 À.

Après quelques

tentatives infructueuses en 1932 et

1933, j’ai

pu

obtenir,

à

Montpellier,

10

spectres depuis

le mois de décembre

_{1933 ;}

7 ont été assez _{bons pour}

mériter une étude. Ce succès final est dû :

10 A

_{l’augmentation}

de l’ouverture de la lentille de

chambre du

_{spectrographe,}

_qui

n’était au _{début que}

F/4;

2° A

_l’emploi

des

_plaques

«

_Fulgur

_{o, que}

_je

déve-loppe

très

_{énergiquement}

dans un révélateur à la,

potasse ;

3° A l’orientation du

_{spectrographe :}

il a été

_dirigé,

pour toutes les poses, vers le

Nord,

à une hauteur faible

_{(10, environ)}

au-dessus de l’horizon. En

effet,

comme le _{fait remarquer}

_Dufay,

« la couche lumineuse

de la haute

_atmosphère

est _vue,

_près

de

l’horizon,

sous une

_{épaisseur plus grande qu’au}

zénith et c’est là

qu’on

a, le

_plus

de chances de voir des raies ou des bandes d’émission

_{d’origine atmosphérique »}

_(1).

J’ai

_réglé

_{la fente collimatrice pour que} son

_image

monochromatique

ait une

_largeur

de 60 microns.

Les poses ont été faites au moment de la nouvelle

lune,

après

le

_crépuscule

et avant

_l’aube;

sauf indica-tion

_contraire,

la lune était couchée.

Les _{clichés ont été étalonnés par}

_comparaison

avec

les

_spectres

du ciel

diurne,

de l’arc au mercure ou de

l’arc au fer.

Le tableau 1 résume les

_{particularités}

des divers clichés.

J’ai

_étudié,

au

_comparateur

et au

_{microphotomètre}

enregistreur

de

_Zeiss,

les

_sept

clichés n°5

_2,

_3,

_4,

_5,

_7,

8,

9. Ils sont tous

_{sous-exposés.}

On _{sait que, dans la}

région

moyenne du

spectre,

la lumière du ciel

noc-turne donne

_{généralement}

un

_{spectre continu,}

avec

des raies

_{d’absorption}

_solaires,

sur

_lequel

se détachent

des bandes ou raies d’émission. Pour tous mes

_clichés,

dans le violet et

_{l’ultraviolet,}

le

spectre

continu est

très faible ou même

nul,

confondu avec le fond de la

plaque.

528

TABLBAU I.

Ni le

_comparateur,

ni le

_{mierophotomètre}

ne m’ont

permis

de

_distinguer

nettement les raies sombres de

Frauenhofer,

même dans la

_région

où le

_spectre

con-tinu est encore

_{appréciable,}

_par

_exemple

au

_voisinage

des raies H et

_K;

c’est à

_peine

si,

dans deux des

enre-gistrements

3 et

_{8), j’ai}

_{pu disceroer deux} creux

correspondant

aux raies lI et K.

_Quant

aux bandes ou

Fig.2.

raies

d’émission,

je

n(,n ai

_distingué,

an

_{compir.iteiir,}

que

quelques-unes

par

qpectre, 4

ou 5 en _moyenre.

L’exanen des

_{enregistrements}

obtenus au

rnir’rophoto-mètre

_surprend

donc. de

_prime

_abord,

par la multi-tude des détails

_{qu’ils paraissent}

donner

_{(figure 2).}

Seules l’étude attentive de ces

_{enregistrements}

et

sur-tout leur

_comparaison

_{pour divers clichés}

_permettent

de se faire une conviction. Il

_n’y

a _{pas de doute : dans}

l’ultraviolet les raies d’émission do ciel nocturne sont

assez faibles mais nombreuses. J’ai _pu dresser une liste des

_longueurs

_{d’onde des radiations émises par le ciel}

nocturne dans le violet et l’ultraviolet. Je la

_reproduis

dans la colonne 1 du tableau Il. Les

_longueurs

d’onde

paraissent

déterminées à Z ou 3

_{Angstrôms près.}

Les chiffres entre

_{parenthèses représentent,}

dans toutes les

colonnes,

les

intensités;

j’ai

moi-rnême

évalué,

assez

arbitrairement,

les intensités entre 0 et 5. Je réunis dans les colonnes

2, 3, 4

du même tableau les

_longueurs

d’onde

_déjà

_{mesurées par} Sommer

_{(5), Dufay (‘?),}

Cabannes et

_Dufay

_(~).

Les colonnes 5 et 6

_indiquent

les raies de

_{l’aurore, d’après Végard}

_(1),

et les bandes de

l’azote,

pour la

région spectrale

étudiée. Enfin

je

signale,

dans une dernière

colonne,

les identifications

probables

ou

_possibles,

_{autres que celles} avec les bandes de l’azote.

Je retrouve en

_effet,

dans le ciel

_nocturne,

la

plu-part

des raies violettes et ultraviolettes de l’aurore et notamment _{presque toutes les bandes de l’azote}

(pre-mier groupe

négatif

et 2e

_positif).

Les bandes de l’azote

sont

_{généralement}

faibles. Parmi les raies de

l’aurore,

leurs intensités

_respectives

sont fortement modifiées : par

exemple

la radiation 3 14 À a, dans l’aurore, une

intensité

_comparable

à celle de la « raie de l’aurore »

5577 À, tandis

qu’elle

n’a rien de

_remarquable

dans le ciel nocturne.

Le

_problème

de l’identification des raies du ciel

nocturne est difficile et hasardeux car

_plusieurs

spec-tres se

_superposent

certainement dans la lumière émise. En

_principe

il serait illusoire de

_chercher,

dans le tableau des

_longueurs

d’onde,

quelques

coïncidences

éparses

et

_imprécises

avec des raies ou des bandes

connues, dont l’émission est

probable. Mais, essayant

de

_préciser

les identifications

_suggérées

par Cabannes

et

_Dufay

_{(), je}

crois avoir retrouvé des enseiiibles de

raies,

appartenant

à des

_spectres

connus, et

qui

sont

530

TABLEAU Il

_(suite

et

_fin).

tions d’émission diffèrent certainement des conditions de

_laboratoire,

elles varient

_probablement

dans le

temps

et dans

_l’espace;

on sait que de tels

change-ments

_peuvent

notablement modifier l’allure

_générale

des

_spectres,

notamment les intensités

respectives

des diverses bandes ou raies.

Néanmoins,

je

trouve,

comme

Cabannes et

_Dufay,

une bonne coïncidence entre

cer-taines

_longueurs

d’onde du ciel nocturne et les

princi-pales

raie,~~ du

spectre

rouge de

l’argon.,

les raies violettes

et ultraviolettes du

_parhélium

et de l’orthohélium.

Toutes les raies « sûres et intenses » du

_spectre

des noyaux cométaires

peuvent,

d’après

la remarque de Cabannes et

_Dufay,

être

_rapprochées

de certaines radiations du ciel

nocturne;

j’ai suggéré

en les

accom-pagnant

d’un

_{point d’interrogation,}

des coïncidences

possibles

avec

_{quelques-unes}

_{des raies des noyaux}

cométaires notées

_{par Baldet (’)}

comme «

_faibles,

rares

ou douteuses ».

Je n’ai pas cherché à comparer

systématiquement

mes

_spectres

avec ceux des atomes neutres

_d’oxygène

ou

_d’azote;

ces

_spectres

sont

_compliqués

et les coïnci-dences ne

_paraissent

_pas se _{réaliser pour les raies}

signalées

comme intenses.

J’ai

_indiqué

_{pour certaines}

_longueurs

d’onde

les

_{origines déjà proposées}

_{par d’autres auteurs.} En tout cas, dans l’identification difficile des radia-tions émises _{par le ciel}

_nocturne,

_{je n’espère}

évidem-ment réaliser

_{aujourd’hui}

_qu’une

_première

ébauche. Il

n’est _{pas douteux que}

_l’origine

de certaines raies in-tenses demeure inconnue ou _{incertaine : par}

_exemple

la raie intense 3 556 Â du ciel nocturne est-elle une radiation du

_spectre

_{rouge de}

_{l’argon, provient-elle}

de

l’orthohélium,

ou même a-t-elle une autre

_origine?

Aucune des

_origines

_proposées

_n’explique

l’exaltation de cette radiation dans le ciel nocturne.

D’ailleurs

_j’ai

_constaté,

comme

_{CabannesetDufay(3),}

des variations d’intensités relatives de certaines raies.

Cabannes et

_Dufay

ont _{pu voir des variations d’une}

nuit à

_l’autre;

mes

_spectres

sont obtenus en

plu-sieurs nuits successives et un effet de moyenne tend

à se

_{produire; cependant}

les

_changements

sont

évi-dents : ainsi l’intensité relative de la radiation 3 556 À

paraît

avoir diminué constamment

_{depuis janvier.}

En

_terminant,

_je

tiens à attirer l’attention sur uu

532

du soleil et des étoiles à 3 000 À

_environ,

_parait

ne pas

agir

de la même manière sur l’émission du ciel

noc-turne. Mes

_premiers

essais ne me

_permettent

_pas

d’affirmer

_{catégoriquement}

la réalité d’une émission

jusqu’à 2

963

t~;

de nouvelles recherches sont néces-saires. Ce

fait,

s’il est

_confirmé,

_pourra

_peut-être

aider à

_comprendre

et à

_préciser

les conditions d’émission

du ciel nocturne. On

_peut

le

_rapprocher

de la consta-tation

_déjà

ancienne _{faite par}

_Dufay

_{(8) (g) :}

l’intensité

du

_spectre

du ciel nocturne ne décroît que lentement vers 3 000

À,

même sur des clichés très faibles.

Je remercie MM. Cabannes et

_Dufay

_qui

_m’ont

pro-digué

leurs conseils au cours de ce travail.

Manuscrit reçu le 25 juillet 1934.

BIBLIOGRAPHIE

(1) J _DUFAY, Journal de _{Physique, 1933,} 7e _{série, 4, p. 221.}

(2) J. DUFAY,

Comptes rendus,

1934, 198, p. 107.

(3) J. CABANNES et J. DUFAY, Comptes rendus, 1934, 198. p. 306.

(4) J. CABALES, Comptes rendus, 1934, 198, p. 2132.

(5) L.-A. _SOMMER,

_Zeitschrift

_für

_Physik,

_{1929, 57,} p. 582.

(6) L. VÉGARD.

_{Geofysiske Publikasjone,}

X-1933, n° 4. p. 1-61.

(7) F. BALDET. Recherches sur la constitution des comètes et les

spectres du carbone, Thèse, Paris, 1926, p. 58.

(8) J. _{DUFAY, Comptes rendus,} 1923, 176, p.1290.