Remarques sur l'effet Döppler-Fizeau, à propos de l'étude des vitesses radiales du soleil

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l’étude des vitesses radiales du soleil

A. Cotton

To cite this version:

A. Cotton. Remarques sur l’effet Döppler-Fizeau, à propos de l’étude des vitesses radiales du soleil.

Radium (Paris), 1911, 8 (1), pp.9-13. �10.1051/radium:01911008010900�. �jpa-00242446�

Remarques ^{sur l’effet} Döppler-Fizeau,

à propos de l’étude des ^vitesses radiales du soleil

Par A. COTTON

[École ^Normale Supérieure.

Laboratoire de Physique].

C’est à J’aide du spectroscope, ^{comme on} sait, ^et

en utilisant l’effet Dôppler-Fizeau (déplacement ^des

raies accompagnant ^{le mouvement de la source ou de} l’observateur), ^{que les} astronomes peuvent ^évaluer

les vitesses radiales. J’ai été conduit, ^{au dernier} Congrès international des recherches solaires, ^tenu

au Mont Wilson, ^au commencement de septembre 1910, à faire à ce sujet quelques remarques que je

voudrais publier ^{ici avec} quelques explications ^com- plémentaires. ^Elles concernent le cas où la source

lumineuse dont on cherche à évaluer les déplace-

ments fait partie ^{d’un astre} entouré, ^{comme le} soleil, d’une atmosphère.

On n’a pas prêté, ^{en effet, ce me semble, une}

attention suftisante à un travail _que W. Michelson

(de Moscou) ^a publié ^dans l’Astrophysical ^{Journal 1}

et intitulé : ^a Sur le principe ^de Dôppler ^{)). L’auteur}

fait remarquer que le mouvement relatif de la source et de l’observateur n’est pas ^la seule cause qui puisse produire ^un changement ^{de la} longueur d’onde des raies spectrales. ^Laissons l’observateur ^au repos, supposons ^aussi la source fixe, ^ruais changeons rapi-

dement l’épaisseur ^{ou l’indice} d’un milieu réfringent interposé, ^et que les _rayons traversent dans l’inter- valle ; ^le spectre ^sera changé. ^Le temps que ^met la lumière pour venir de la source jusqu’à l’observateur

dépend, ^{en effet, non} pas de ^la simple épaisseur géo- métrique des milieux traversés, mais de leur épais-

seur optique (produit ^de l’épaisseur par l’indice ^du milieu pour la radiation qui s’y propage). ^{Si on} change ^{l’indice de ce milieu} (par exemple ^{en le com-} primant, ^s’il s’agit ^d’un gaz), ^{ou son} épaisseur, ^les

vibrations lumineuses n’arrivent plus ^à l’observateur

séparées par le même intervalle de temps que si le milieu interposé gardait ^des propriétés invariables,

et les raies spectrales ^seront légèrement déplacées pendant que ^ce milieu variera.

La petite variation dA de la longueur ^{d’onde À} (dans ^le vide) d’une radiation monochromatique

donnée se calcule facilement si l’on sait comment varie à chaque ^{instant la} longueur optiq2ce ^totale du

chemin parcouru. Cette longueur optique totale L est la somme d’une séric de termes nili’ n2lj, n3l3,...;

où l1l2l3... ^{sont les} chemins parcourus dans les diflé- rents milieux, n1n2n3 leurs indices (par rapport ^aa vide). On posera

L=n1l1 + n2l2 + n3l3 + ... = E ^nl.

1. V. MICHEL SON, Asti-ophys. Journal, ¹³ (1901) ^192.

Or, ^{si on} représente par dL dt la dérivée de cette expres- sion par rapport ^au temps, ^{on a la formule} générale

suivante pour l’effet Düppler-Fizeau :

où V est la vitesse de la lumière dans le vide.

Si la lumière traverse partout ^le vide, ^{on retrouve}

aussitôt la formule habituelle employée pratiquement

pour le calcul ^{de cet} effet : 3 ^se réduit alors à la vi-

p _dt

tesse v du mouvement relatif de la source et de l’ob- servateur. S’il en est autrement, ^{il faut} considérer les différents termes de la _somme; on a alors l’expres-

sion donnée par Michelson :

Pour fixer les idées, j’examinerai ^{les deux cas} simples ^{suivants, ou ce sont les} longueurs ^l qui changent.

Premier cas.

La sourre S et l’observateur 0 sont séparés ^{par une} distance D invariable, ^{mais les} rayons partis ^{de S} traversent d’abord sous l’épaisseur

e une atmosphère réfringente uniforme d’indice n entourant la source. On supposera que cette atmo-

sphère ^{est limitée} par ^un écran transparent ^normal

à SO. Cette paroi ^se déplace, parallèlement ^{à elle-}

SO, ^de

même, suivant SO, ^{avec une vitesse} dt. ^{On trouve}

alors aussitôt :

Deuxième cas.

Cette fois l’observateur 0 ^est

encore au repos, mais la ^source S se déplace ^{à tra-}

vers l’atmosphère ^{immobile. Soit} de la vitesse de la dt

source. On trouve alors :

où n’est l’indice de 1 atmosphère pour la radiation

qui ^lui parvient, déjà modifiée par le ^mouvement de la source, tandis que, dans le ^cas précédent, n ^était

l’indice primitif. ^Si le milieu est dispersif, ^{ces deux}

indices ne sont pas rigoureusel11ent identiques : ^en

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01911008010900

fait, ils différeront généralement très peu, mais ^nous

verrons qu’il ^{n’en est} pas toujours ^{ainsi, et c’est}

pour cela que je ^les désigne par des notations di ne- rentes.

Applications.

^{W. Michelson a} remarque ^lui-

mêtne que la remarque indiquée plus haut était

applicable ^{à divers} phénomènes astronomiques, ^en particulier à certaines particularités présentées par le soleil. Il signale ^{en effet les} déplacements ^anormaux,

très grands dans certains _cas, observés pour certaines raies près des taches et des protubérances. ^Les

savants qui ^{les ont} découverts, ^et qui cherchaient à lcs expliquer uniquement par le ^mouvement des gaz

produisant ^{ces raies, étaient conduits} parfois ^à

admettre des vitesses énormes, jusqu’à ^{500 km} par seconde. W. Michelson remarque qu’on peut ^{se dis-}

penser d’admettre dans ^tous les cas ces vitesses qu’il

trouve exagérées. ^{Il lui} parait plus plausible que ^ces

changements ^{soient dus,} pour ^une part ^{notable au} moins, ^{à des} mouvements dans les _gaz plus ^{élevés et}

non lumineux que les rayons traversent par la suite.

De tels mouvements, ^même dirigés ^à peu près ^nor-

malcment aux rayons, peuvent ^en effet modifier rapi-

dcment le chemin optique.

J’ajouterai que dans ces masses gazeuses ^traver- sées par ^les rayons, il peut ^se produire ^{non seulement}

des mouvements, mais des changements d’état, ^des

condensations notamment, accompagnant ces mouve-

ments eux-mêmes. Si par exemple une masse de vapeurs ^se refroidit et passe ^à l’état de gouttelettes liquides ^{ou même de fines} poussières ^solides (dont ^on

peut négliger l’influence sur la propagation ^{de la} lumière), les rayons qui ^la traversent doivent avoir leurs longueurs ^d’onde déplacées ^{vers le violet. L’in-}

verse se produirait ^{dans le cas} d’une volatilisation.

Si l’on réfléchit aux grandes épaisseurs traversée, ^on s’explique que de ^tels phénomènes peuvent persister,

sans changements appréciables, pendant ^{tout le} temps qne durent les observations.

Cas de la rotation solaire.

W. Michelson,

n’envisage ^{dans son mémoire} que ^ces phénomènes

accidentels observés en étudiant le soleil : on peut ^se demandcr si les mêmes considérations ne doivent pas intervenir dans l’étude spectroscopique ^{du mouve-}

ment régulier de rotation du soleil lui-même. On

peut prévoir ^{en effet} qu’en ^toute rigueur ^cette

influence des variations du chemin optique doit venir modifier d’abord la loi de répartition des vitesses radiales avec la distance au centre, puis ^la façon ^dont

les déplacements prévus pour les raies changent ^avec

la longueur ^d’onde.

Chercher à prévoir exactement quelles ^{sont ces} modifications, ^{est un} problème actuellement impos-

sible. puisqu’il suppose, ^sur l’atmosphère solaire, ^des

données _que nous n’avons pas. ^Sa solution rigoureuse

nécessiterait d’aillenrs, ^{comme on le verra, la consi-}

dération de l’entrainement ^{des ondes} par ^un milieu

Cll mouvement. Mais on peut chercher a se faire une

idée tout au moins dn sens dans lequel ^elles s’exercent,

en examinant le _cas, purement théorique, ^d’uiie sphère ^{S entourée d’une} atmosphère homogène ^tour-

nant avec cllo, liniitée par exelnple par ^une mince

enveloppe transparent.

.

Nous raisonnerons comme si cette sphère ^tournantc portait ^{à sa surface un} point envoyant ^{une radiation}

monochromatique’ ^{et nous} imaginerons qu’on ^suive

au spectroscope ^{la raie} correspondante, ^en déplaçaiit

le spectroscope pendant ^{que la} sphère ^{tourne. En} réalité, ^{c’est autrcment} qu’on fait lcs observatioiis :

on compare les positions ^{des raies} correspondant ^aux

divers points ^de l’image solaire, c’est-à-dire que, ^au

point du soleil que l’on observe, ^{les sources lunii-}

neuses se renouvellent à chaque instant. Mais comme

la lumière envoyée par chacune de ^ces sources se

comporte ^{comme celle du} point ^lumineux unique considéré, ^comme les variations du chemin optique

l’affectent de la même manière, l’assilnilation est

légitime.

Pour simplifier ^{encore le} problème, ^nous suppose-

rons provisoirement que l’indice n n’est pas modifié par le mouvement, et nous ferons d’abord la figure ^en négligeant ^{les ré-}

fractions à la sortie de l’atmosphère su p-

posée. ^On peut ^alors calculer aussitôt

(fig. 1), pour chaque position ^du point considéré, ^{la valeur}

du chemin optique

et l’expression ^cor- respondante ^{de l’ef-}

fet Dôppler Fizeau.

Sans donner la for- mule exprimant ^la

solution de ce pro-

blème, j’indique Fig. 1.

seulement ce résul-

tat : l’effet Düppler ^{Fizeau est} plus grand ^{2, et croit un}

peu plus ^{vite à mesure} qu’on s’éloigne du centre, que s’il n’y avait pas d’atmosphère. ^{Au bord de} l’image,

il est égal ^{à n fois la valeur} qu’il ^{aurait si on} suppri-

mait cette atmosphère. Si l’on admet _que l’indice est très voisin de l’unité, la correction tenant à la pré-

sence de l’atmosphure serait donc insignifiante.

,

Nous avons négligé les réfractions. On pourrait ^en

1. Cette sphère S corrcspondra ^{donc au} puurtour, ^assicnilé a une surface définie, ^{de cette} coiiche due renversement à partir

de laquelle ^le spectre ^{de la} lumière émise contient les repères constitués par ](-s l’aies noires.

2. Je supposc l’imticu plus grand que l’unité.

tenir compte ^{dans le cas} théorique supposé : ^on peut

en effet, ^sinon analytiquement, ^{du moins graphique-}

mcnt, chercher ici

encore comment varie en fonction du temps, ^{le chemin}

optique, ^{ou ce} qui

revient au même, ^la valeur de n Bb + bB’

(fi g. 2). ^{Mais en} réalité, ^l’atmo- sphère ^n’étant pas

homogène, ^l’indice

de réfraction dimi- nuant par exemple

à partir ^{de la} sphère S, ^le problème ^réel

Fig. 2. serait plus compli- qué. ^{Il suffit de re-}

marquer que l’on peut s’attendre à trouver, pour ^cer- taines régions ^de l’image ^{solaire, là où la} partie ^cur- viligne ^du trajet prend plus d’importance ^{relative, un}

effet D5ppler plus grand que celui calculé précédem-

ment, ^{sans tenir} compte des réfractions.

Si ces réfractions interviennent et jouent ^{un rôle} important, ^{comme Julius notamment l’avait} supposé,

ce due ^nous verrions en regardant le soleil serait une

véritable anamorphose, ^une image ^{déformée, surtout} près ^des bords, ^{où nous} pourrions ^{voir notamment}

des points qui, ^{sans la} réfraction, ^{seraient invisibles} de la Terre. La durée de la rotation

^el supposant qu’on puisse ^la déterminer ^avec précision (comme

si l’on avait _par exemple ^un repère, ^tel qu’une ^tache,

assez bien défini)

changerait ^{avec sa distance à} l’équateur ^{solaire, elle} changerait ^{même avec la lon-}

gueur d’onde, ^si l’atmosphère ^est dispersive.

On ne sait pas actuellement ^{si ces} réfractions exis- tent et jouent ^{un rôle} appréciable. ^{Si elles existent,}

il en résulte, ^au point ^{de vue de l’effet} Düppler ^Fi-

zeau, ^une première conséquence, signalée ^récemment

par M. Pérot, ^et que l’on ^{trouve en se} plaçant ^à

un point ^{de vue} purement géométriquc : ^{M. Pérot}

remarque que ^le rayon ayant changé ^{de direction}

entre le point ^de départ ^{de son} trajet curviligne ^{et la} partie rectiligne qu’il décrit ensuite pour arriver a la Terre, ^l’effet Dôppler ^nous renseigne ^sur la compo- sante de la vitesse du soleil dirigée suivant la direc- tion du rayon ^lumineux près ^{de la soiii-ce. Mais ce}

n’est pas ^{tout :} il faut encore tenir compte de l’alté- ration progressive que les périodes vibratoires subis- sent ultérieurement par suite de la variation ^con- tinuelle qu’éprouve ^{le chemin} optique. ^Il n’y ^{a aucune}

raison décisive, ^{ce me} semble, pour négliger ^{ce second}

effet. Admettre que les rayons s’écartent notablement de la propagation rectiligne, c’est admettre que les

1. PÉROT, C.. R., i5f fi910) ^848.

valeurs des indices diffêrent de l’unité de quantités

sensibles : il faut donc alors tenir compte ^{de Feuet}

clue les milieux réfringents ^{traverses exercent eux-}

mêmes sur la longucnr d’onde Cet eflet con-

tribuera à changer ^les lois de r elfet Hi.pp1er; pour cette raison encore (étant donne que les indices ^ne sont pas les mêmes pour les diverses couleurs) ^lcs changements ^subis par des raies de même origine ^ne

varieront plus proportionnellement ^{a la} longueur

d’onde primitive.

La question ^{est donc} de savoir si les indices diffé-

rent de l’unité de quantités sensibles. C’est ici qu’in-

tervient la dispersion ^{anomale sur} laquelle ^{M. Julius}

a insisté, ^{d’abord en} faisant remarquer qu’elle pou- vait augmenter ^t’effet des réfractions supposées, puis plus ^{récemment ici-même 1 en} cherchant à montrer que la diffusion peut intervenir, qu’elle peut élargir

les raies d’une façon dissymétrique.

BPaucoup d’astronomes estiment que M. Julius, ^au moins sous la première ^forme qu’il avait donnée à sa

théorie, s’exagérait l’importance ^{du rôle} joué par la

dispersion anomale : il n’en est pas moins _{vrai que}

ce rôle doit être examiné a priori, puisque les rayons

venus du soleil traversent précisément ^{des milieux}

ou ^se trouvent certains au moins des vapeurs pré-

sentes dans la couche où se produit ^le renversement

des raies. Du moment que ^la dispersion ^{de ces}

milieux peut ^{être anomale au} voisinage ^{de certaines}

raies de Frauenlofer, cela suffit pour qu’on ^se

demande si cette dispersion anomale intervient dans l’effet Dôppler ^lui-même.

Effet Dtippler ^et dispersion anomale. - Je

rappelle que la dispersion ^anomale des gaz dans les différents cas étudiés, présente toujours ^{les mêmes} caractères, ^ceux qui avaient été reconnus au voisi- nage des raies D par Henri Becquerel. ^{On est conduit}

Fig. ^j.

â assimiler la courbe de dispersion ^au voisinage ^de

lu raie, ^aux deux branches d’une hyperbole ^{dont une}

asymptote ^serait parallèle à ^{l’axe des n. Du} côté rouge du maximum d’absorption la courbe s’élève rapide-

ment, du côté violet elle s’ahaisse comme le montre

1. W. II. JULIUS, Le Radium, ⁷ 1910, ^2RI.

la fiburc î ^{où on a} supposé, pour simplifier, que

l’indice, loin de la raie de part ^et d’autre, ^était égal ^à

1 unité. Dans la région centrale de la raie les ohser- vations ont été jusqu’ici impossibles. ^{Comme il} y ^a

quelque difficulté, ^{ce me} semble, à admettre des valeurs infinies et négatives ^de l’indice, je ^croirais plus volontiers que la courbe ressemble, ^dans la par- tie étroite jusqu’ici inconnue, ^{a celle trouvée} _{pour les} liquides ^ou les solides absorbants, c’est-à-dire

qu’entre ^{un maximum et un} minimum de l’indice, celui-ci reprend des valeurs normales. Mais au point

de vue qui ^nous occupe, il suffit d’admettre, ^ce qui

est un fait expérimental, que si l’on ^se rapproche

assez près du milieu de la raie du côté _rouge, on

observe de grandes valeurs de l’indice, ^et que c’est l’inverse quand ^on pénètre dans la raie du côté

violet.

On peut alors revenir aux deux cas simples, ^{où il} s’agit ^d’un sÎlnple ^mouvement de translation d’une

paroi ^{ou de la source,} que j’ai examinés dès le début.

Tous deux ont l’intérêt qu’ils correspondent ^{à des} expériences possibles 1, j’examinerai ^{seulement le} second, parce qu’il ^semble correspondre ^{u une} expé-

rience qui ^{a été faite.}

Supposons que la ^{source émette une} raie, que le gaz ^au repos qui l’entoure absorbe cette raie et pré-

sente la dispersion anomale. Si la source se rap-

proche ^de l’observateur, ^{l’indice n’} qui figure ^{dans la}

formule donnée plus ^haut

correspond ^{à une} période apparente plns ^courte que la période primitive, ^{il est} donc sensiblement plus petit que l’unité; ^l’effet Düppler ^sera donc diminué par la présence ^{du milieu} absorbant, ^et cela d’autant

plus, jusqu’à ^{une certaine limite au moins,} que la valeur de la vitesse sera plus faible. Au contraire, ^si la source s’éloigne de l’observateur avec la même

vitesse, l’indice n’est notablement plus grand que l’unité, l’effet Doppler ^{est accru.}

C’est précisément ^{de cette} façon que Dufour 2,

à qui ^{est due cette} considération de la dispersion ^ano-

male dans l’effet Doppler, explique les faits qu’il ^a

observés en faisant tourner rapidement un arc au mercure disposé convenablement dans un champ magnétique qui ^{le fait tourner très} rapidement. ^lue déplacement des raies (ou plutôt ^des franges) ^obser-

idées est environ deux fois plus grand lorsqu’on ^exa-

1. Le premier ^cas pourrait être réalise par ^une expérience analogue ^{à celle de} Bélopolsky. ^Un sait que Bélopolsky ^{a été le} premier ^{à chercher à mettre en évidence} l’effetDüppler par ^une

expérience optique de laboratoire : il faisait varier rapidement

par des réflexions le cliemin parcouru dans 1 air ^entre la source et l’observateur l Astroph. Journ., 13 (1901) 15]. On remplace- rait, ^{sur la} partie variable du trajet, l’air par ^un milieu réfrin- gent.

2. DUFOUR, ^C. Il., £5i (1910) ^62.

mine le côté de 1 arc qui s’éloigne ^de l’observateur : c’est ce dont M. I)ufour rend compte ^{en admettant}

que la partie mobile de l’arc est entourée d’urne couche absorbante sensiblement au repas.

Il serait boit de s’assurer que la vapeur de ^mer-

cure présente ^{hien, dans la} région spectrale ^utilisée,

la dispersion ^{anomale; de se} demander aussi si une

telle dissymétrie dans l’effet Doppler, ^{et une influence} analogue ^{de la} dispersion anomale, n’interviennent _pas dans les expériences récentes que l’on ^a faites, ^comme

on sait, ^{sur l’efl’et} Doppler ^{dans le cas des rayons}

canaux ou des rayons anodiques.

Enfin, ^on peut remarquer que des ^mouvements

l’apides ^et irréguliers ^{d’une source, au} sein d’une

atmosphère ⁱⁱ dispersion ^anomale, doivent avoir pour effet de déplacer ^vers le rouge le ^{« centre} de gra- vité » de la raie correspondante, transmise par ^cette

atmosphère. ^On pourrait même être tenté d’expli-

quer ^en partant ^de là, par les mouvements molécu- laires eux-mèmes, ^le déplacement des raies verts le rouge, produit par ^un accroissement de pression,

que Humphreys ^a découvert. Ce déplacement ^{a bien}

les caractères d’un élargissement dissymétrique, ^il

s’effectue hien dans le sens auquel ^on pourrait ^s’at-

tendre, ^{mais il} parait ^difficile d’interpréter ^{de celle} l’açon le fait que ^c’est la pression ^totale qui ^{entre en} ligne ^de compte, ^{et non} pas la pression de la vapeur même qui ^émet les raies étudiées.

Si l’on passe maintenant ^{au cas} de la rotation solaire, ^en examinant l’influence possible de la dis-

persion anomale, ^{on trouve} _{que le} problème ^{se conl-} plique, parce qu’il n’est pas légitime, ^{en toute} rigueur,

d’admettre comme on l’a fait plus ^haut, que l’indice n’est pas modifié par le ^mouvement de l’atmosphère.

Sans doute l’atmosphère ^est entrainée elle-même par le mouvemcnt de rotation, ^{mais même s’il} n’y ^a pas de glissement relatif des couches superposées, ^l’ell’et

n’est pas exactement le même que si ^{on avait un}

simple ^mouvement de translation : les vitesses aux

différents points ^{ne sont} pas les mèmes, ^{et leurs} composantes ^suivant le rayon ^sont différentes. Lors-

qu’un rayon que l’observateur ^recevra plus tard passe

en un point ^{M de} l’atmosphère, ^ce point ^{M reçoit des}

vibrations qui ^n’ont plus ^la péribde primitive, ^mais

une période apparente qui ^{en diffère} déjà. ^{Or dans}

le milieu supposé ^{un très} léger changement ^de période peut produire ^un changement ^{notable de l’indice.}

Je ne crois pas qu’il ^{soit utile de} reprendre, ^en

1. Ajoutons que pour traiter complètement ^le problème ^il

faudrait tenir compte de l’efl’et Fizeau (entraînement ^des ondes) qui intervient lorsque le milieu où la lumière se propage ^{est eu} mouvement par rapport ^{à la source.} La vitesse des ondes

(L. Rayleigh, Gouy) ^{dans un rnilieu} qui ^{se meut avec une vitesse}

dont la composante ^{normale aux ondes est v est donnée} (cf. DmiDE, Le/tl’buch deî- Optih, 1re éd. p. 127 ^ou WOOD, Phys. Optics,

p. 526) par

tenant compte ^{de ces} considérations, ^même les pro- blèmes théoriques indiqués plus ^{haut, et de recher-}

cher a priori ^{si l’on} peut s’attendre à des effets dont 1 ordre de grandeur ^soit acceptable.

Il est plus intéressant, je pense, de remarquer qu’il y ^{a un} moyen expérimental ^de voir si la disper-

sion anomale intervient, ^d’une façon générale, ^{dans les}

observations astronomiques, de savoir notamment si elle explique ^{certains faits} paradoxaux ^{constatés par-}

fois dans l’étude des vitesses radiales 1.

Ce moyen consisterait ^à rechercher systématique-

ment si les anomalies constatées s’observent précisé-

mcnt sur les raies près desquelles ^la dispersion ^ano-

1. Diverses raies, mème de même origine, conduisent à des vitesses calculées différentes.

male est le plus marquée. ^Les recherches (encore trop

peu nombreuses) ^{sur la} dispersion ^{anomale montrent}

en effet, _que ^{son influence n’est} pas également ^nette

au voisinage des diverses raies d’un méme corps : c’est ainsi que Ladenhurg ^{et Loria’ ont réussi à la}

mettre nettelnent ^en évidence pour l’hydrogène près

de la raie rouge, lnais ils n’ont pu dans les mêmes conditions la constater avec certitude au voisinage ^de

la raie bleue. Ici _encore, la comparaison des observa- tions astronomiques ^et des recherches de laboratoire pourra ^être fructueuse.

[Manusct’tt. reçu le 15 décembre 1910].

1. LADENBURG et J.OHTA. Ber. cl. t/CM/66’A. pltys. Gescll., i0

(1908) ^858.

Sur J’absorption de l’hélium dans les sels et dans les minéraux

Par A. PIUTTI

[Université de Naples.

Laboratoire de Chimie.]

Dans ma note sur les inittéi-aîix non radioactifs

contenant de r héliunl1, j’ai posé ^la question ^sui-

vante: l’hélium s’est-il formé avec le temps par ^suite des transiormations atomiques des éléments dont sont

composés ^{ces minéraux, ou a-t-il été} simplement

absorbé de l’atmosphère lorsque ceux-ci étaient ^à l’état liquide, ^en y ^restant inclus après leur solidi- lication 2.

Ne possédant pas ^encore les moyens propres ^il donner une démonstration expérimentale ^à l’appui ^de

1. Le lladitun, 7 (1910) ^146-149.

2. ill. TILDEY (Pl’oc. lioy. ,Soc., 19-1549) ^et après ^lui

11. R»rsEV, ^ont déjà ^{fait des} expériences ^avec la clévéite dans le but de voir si des minéraux qui contenaient de l’hélium pour raicnt en absorber de nouveau, après ^{avoir été} privés ^{de ce} gaz par la chaleur ^sous pression, ^{ou il la} pression ^{ordinaire à 100"}

en présence des mêmes gaz qu’ils ^avaient dégagés.

Un échantillon de ce minéral délaarrassé de l’hélium par la chaleur à 4000 dans le vide, ^a été maintenu par 1B1. Tilden peu dant 18 hem es à 100° et à 7 atmosphères ^en présence ^{de cc}

gaz exempt ^d’acicic carbonique ^et de vapeur d’eau. Après ^ce traitcment le minéral eliautré à 360° donnait encore un peu d’héliuum, tandis que 1’uranate de plomb artificiel, ^{dans lcs} mèmes conditions, rl’cn donnait pas du tout. Les expériences ^de

)I. Tilden ne donnent pas ^une preuve de l’absorption, parcc

qu’elles ^ne démontrent pas que ^le dégagement ^{ultérieur de}

l’hélium ne provient pas de ^la partie restée dans le minéral

après ^la première chautfe, ^{et en elfet la même} expérience répé-

tée par ^lI. Iiamsay, ^{à la} pression ^{ordinaire et à 100o a conduit}

il un résultat négatif, tandis que les expériences ^{de M. TRAVERS} [Proc. Roy. ^{Soc., 64} (1899) 14I] ^et de 31. Strutt [Le Radium, 5 (1908) 205J ^montrent que seulement ^une partie de l’hélium

se dégage ^{dans la} calcination; ^les expériences plus récentes de M. Orson WOOD [Pi-oc. Roy. ^{Soc., 84} (1910) 20-78] ^{sur le} déga- gement ^de l’hélium des minéraux par la chaleur montrent qu’il

faut atteindre au moins 1200° et eliauffer pendant ^un temps

assez long pour avoir ^un dégagement complet ^d’hélium.

cette dernière hypothèse ^{avec les} mêmes minéraux

non radioactifs dans lesquels j’avais ^{trouvé de l’hélium,}

c’est-à-dire avec les tourmalines, ^les béryls ^{et la} castorite, je ^{me suis borné à} apporter ^{une contri-}

bution à ce problème ^{difficile en} employant ^des

minéraux faciles à fondre.

Le nombre de ^ces minéraux est très restreint, ct ,jc

n’ai _pu pratiquement employer que la stibine de Oshoiu Nugori (Japon), n’ayant pu réussir à maintenir à l’état fondu pendant ^le temps nécessaire les trois

ou quatre grammes de cryolite ^ou de natrolile soumis à l’expérience. ^J’ai pu étudier, ^au contraire, ^avec profit ^{des sels} convenablement choisis, que j’ai ^fait

cristalliser d’une solution maintenue dans un milieu â’hélium _pur et que j’ai ^{fondus dans des conditions}

que j’indiquerai plus ^{tard. Dans un mémoire} plus développé, je ^{décrirai les} appareils que j’ai employés,

et je ^{me borne} actuellement _{à exposer} quelques-unes

des expériences que j’ai ^faites.

Alors que les cristaux de sulfate de potassium déposés ^{sur un fil de} platine, ^dans l’espace ^d’un mois, par ^une solution aqueuse qui ^se concentrait lentement dans une atmosphère d’hélium pur n’ab- sorbent pas du ^{tout ce} gaz, la stibine, ^le borax, l’anhydride borique, ^{les sels de} phosphore, ^le tung-

stène et le mohbdate de sodium donnent un résultat tout dînèrent. 5 grammes de chacune de ^ces sub- stances, qui dans l’essai u blanc ne révélaient pas trace d’hélium, ^{ont donné} dans la recherche par la méthode et l’appareil ^décrits ailleursl, après ^fusion

1. Le Radium, 7 (1910) 142-146.