Constitution et origine du groupe B du spectre solaire

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Submitted on 1 Jan 1884

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L. Thollon

To cite this version:

L. Thollon. Constitution et origine du groupe B du spectre solaire. J. Phys. Theor. Appl., 1884, 3

(1), pp.421-427. �10.1051/jphystap:018840030042100�. �jpa-00238274�

CONSTITUTION ET ORIGINE DU GROUPE B DU SPECTRE SOLAIRE;

PAR M. L. THOLLON.

Quand ^on dirige ^{sur le Soleil, au moment où il est dans le} voisinage ^{du zénith, un} spectroscope ^{à un seul} prisme, ^{on voit,} près ^de C, ^au _quart environ de la distance qui sépare C de l’extrême rouge, ^une raie forte et noire, que Fraunhofer ^a appelée ^{B. Avec}

un appareil plus puissant ^de cinq ^{ou six} prismes, ^cette raie devien t

une large ^{bande très} noire, séparée ^{de la} région C par ^un inter- valle _pour ainsi dire désert où les raies sont clairsernées _et, en

grande partie, ^{fines et faibles. Du côté} opposé, ^{cette bande est}

suivie de raies bien marquées qui paraissent ^très régulièrement espacées ^{et dont les} premières ^donnent quelques signes ^{de dédou-}

blenlent. Le P. Secchi avait fait de vains efforts pour résoudre ^la bande B; ^{il écrit à ce} sujet ( voir le Soleil, ^vol. 1, ^éd. 1875, p. 235) :

« Certaines bandes qui, ^{dans les} instruments ordinaires, paraissent

comme estompées, ^{sont en réalité} composées ^d’ul1 grand ^nombre

de lignes parfaitement disuinctes, ^{comme on le voit dans un} spec- troscope ayant ^un grand pouvoir dispersif; ^mais quelques-unes

d’entre elles sont réellement diffuses sur les bords, ^{et il est im-} possible ^{de les} décomposer, quelle que ^{soit la} puissance ^{de l’in-}

strument que l’on emploie. Nous pouvons citer ^comme exemple

les raies du groupe B. ^»

L’affirmation du savant physicien prouve qu’à l’époque ^{où il}

écrivait ces lignes ^on n’avait pas ^encore poussé plus ^loin la per- fection et la puissance ^des appareils spectroscopiques. ^{Il suffit en}

effet de la dispersion ^{de huit à dix} prismes pour ^constater que ^la bande B est en réalité formée d’un grand ^{nombre de} raies distinctes.

Avec mon appareil ^à grande dispersion ^{elle se résout d’une} façon

vraiment adiuirable. Les dix-sept ^raies qui ^la composent ^{se dis-}

tinguent ^{avec la} plus grande ^{netteté et} peuvent se mesurer très exactement. Quant ^{à celles} qui la suivent du côté du rouge, elles

sont toutes largement dédoublées et offren t par ^leur régularité ^un

aspect ^très remarquable.

En 1878, QI. Piazzi Smyth ^{et M.} Langley ^sont parvenus les _prc-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018840030042100

opérant ^{avec des} prismes, n’a obtenu du’une résolution incom-

plète, tandis que M. Langley, ^{avec un excellent réseau de 31. Ru-} lherfurd, ^{a non seulement} séparé ^{tontes les} raies, ^{mais encore}

déterminé leurs longueurs ^d’ondes. N’ayant pas ^eu connaissance des travaux de ces savants, j’ai ^{cru être le} premier ^{à obtenir ce}

résultat en 1879. ^{Je faisais alors les} premiers essais de mon appa- reil à grande dispersion. ^Les prises composés ^à sulfure de carbone,

clue ^{venait de} faire M. Laurent, ^étaient simplement ^{montés sur une} planchette ^à dessin; ^{ils étaient mal} réglés, ^{mal abrités contre les}

variations de température ^{et ne} pouvaient ^me donner les résultats que j’obtiens aujourd’hui. ^{Le dessin} qu’à ^{cette occasion} j’ai publié

dans les COlnptes ^{rendus est} incomplet ^et défectueux. Celui qui

accompagne ^cet article (Pl. Il) ^{a été fait avec un} soin minutieux.

A l’échelle où il a été exécuté, ^{les erreurs de} position ^{ne doivent} guère dépasser £ de millimètre. Il est plus complet que ^{tous ceux} que j’ai ^vus jusqu’à ^ce jour.

La légende qui ^{se trouve au bas de mon dessin} permet d’y ^re-

connaître au premier coup d’oeil : ¹⁰ les raies métalliques ; ^{2° les}

raies telluriques produites par l’élément variable ^de l’atmosphère (la vapeur d’eau sans aucune doute); ^3" les raies telluriques pro-

venant des éléments constants (oxygène, ^{azote, acide} carbonique).

On voit ainsi que ^le groupe ^se compose ^d’un massif de dix-sept

raies constituant, ^à proprement parler, la raie B de Fraunhofer;

d’un système ^{de douze} couples ^{dont les} intervalles croissent régu-

lièrement en allant de droite à gauche, ^tandis que la ^distance des composantes ^{diminue avec non moins de} régularité ^en allant dans le même _sens, et enfin d’un massif assez important ^{de raies} appar-

tenant à la _vapeur d’eau, ^{le tout} entremêlé de raies métalliques

rares et faibles.

Quand ^on parcourt ^le spectre solaire, donné par ^mon appareil,

en commençant par le violet, ^et qu’on ^{a vu} les milliers de raies

qui ^le composent distribuées, sans aucune espèce ^d’ordre apparent, dans toutes les régions, ^on éprouve, ^{en arrivant au} groupe B, ^la

même impression, ^{comme dit 31.} Langley qu’un voyageur égaré

dans une forêt vierge, ^se trouvant tout à coup ^en présence ^d’une

allée d’arhres parfaitement alignés ^et espacés ^{avec une} régularité

mathématique, Il convient d’ajouter que A ^à l’extrême rouge ^{et x}

compris ^{entre C et D sont} constitués d’une manière identique ;

s’ils frappent ^moins l’attention, c’est parce que A ^est presque ^à la limite de la visibilité et que la régulari té ^{de a se trouve} masquée

par ^{un assez} grand ^{nombre de raies} qui ^{lui sont en} quelque ^sorte étrangères. ^{En dehors de ces trois cas,} le hasard seul semble avoir présidé ^{à la} répartition ^{des raies dans toute l’étendue du}

spectre.

Mais l’intérêt qui ^{s’attache à ces} groupes ^ne tient _pas seulement à la singularité ^{de leur} aspect, ^{il tient encore} et surtout à la ques- tion d’origine. ^Dans quelles régions ^se produisent ^les absorptions qui ^leur donnent naissance? Est-ce dans l’atmosphère ^{solaire, dans} l’atmosphère ^{terrestre ou dans un milieu} compris ^{en tre le Soleil}

et la Terre? Ces absorptions proviennent-elles ^{du même élément}

et quel ^{est cet} élément? Les réponses ^{faites à ces diverses} questions, qui ^{se sont} posées depuis longtemps déjà, ^{ont été des} plus ^con-

tradictoires.

Pour ne parler que ^de B, ^:1B1. Janssen, après ^{sa mémorable} expé-

riencede la Villettt, ^en 1866, affirma que ce groupe (en grande partie

au moins) ^{devait être attribué à la} vapeur ^{d’eau. Le} petit ^dessin qu’il

a publié ^dans les A nnales de Clain2ie et de Ph)/siqlle (4e ^série,

t. XXIV, p. 217) ^{montre en eiet, en face de B,} des bandes d’ab-

sorption ^{dues à la} vapeur ^{d’eau et} correspondant exactement aux

bandes spectrales ^{que le soleil} couchant donne dans cette région.

D’autre part, Angstrôm, qui ^s’était beaucoup occupé ^{de la} question,

dit que, par ^un froid de 27°, ^alors que les ^autres raies telluriques

avaient presque entièrement disparu, ^{il vit B avec une netteté} par-

faite ; ^il lui selnbla même que, pour ^une même distance zénithale du Soleil, ^ce _groupe ^était plus ^{noir et} plus intense que d’habitude.

Il en conclut qu’il ^ne pouvait pas provenir ^dela vapeur ^d’eau. Cet éminent physicien, partisan convaincu de l’unité de spectre pour les gaz sirnples, ^{avait constaté} que, ^{dans le} spectre d’émission de

l’air, il n’y ^{avait aucune trace de raie ou bande} correspondant ^{à B.}

Il ell résultat pour lui la conséquence que l’air ^ne pouvait pas ^ab- sorber des radiations qu’il ^était impropre à émettre. Si donc ce

groupe, ^{variable cumme les autres} raies telluriques, ^ne prouvait

être attribué ni à la vapeur d’eau, ^{ni à} l’azote, ^{ni à} l’oxygène ^de

l’air, ^à quel ^{élément devait-Il son} origine? Angström parla ^{de l’acide}

carbonique, ^{mais sans} Croire peut-être. ^Il sembla vivement préoc-

pour ^la chaleur. On sait que ^cet habile expérimentateur ^avait

trouvé que les coefficients d’absorption ^de l’oxygène ^{et de l’azote}

ne correspondaient ^{nullement au} coefficient d’aOsorption ^de l’aire

il attribuait la différence à ^un élément inconnu assez rare pour

échapper ^{à nos} analyses ^{et doué d’un} pouvoir ^{absorbant énorme,.}

Il est probable qLi’Angsur,5ni songeait ^{à cet} élément inconnu. En

réalité, ^{il resta} toujours dans le doute.

La grande autorité du savant suédois ne devait pas manquer d’exercer son influence sur le jugement ^{de ceux} qui ^devaient après

lui aborder la méme question. ^Le capitaine Abney, qui ^s’est signalé par des ^travaux scientifiques si remarquables, affirme, ^dans

la 2Vctttii-e du ² octobre 1882 (p. 585), que ^les groupes ^{A et B ne} doivent pas ^être considérés conme telluriques, ^{mais comme} pro-

venant d’un milieu existant entre le Soleil et la Terre. M. Piazzi

S my th, qui avait d’abord considéré B comme tellurique, ^semble

en dernier lieu adopter les idées du capitaine Almey ^{et incline à}

croire que B, ^comme A, pourrait ^{bien être en effet le} produit ^d’un

milieu interplanétaire. ^{Les récentes} théories de Siemens lui sem-

blent confirmer cette manière de voir.

L’étude que je poursuis depuis plusieurs ^{années sur la} portion

du spectre ^solaire qui ^{s’étend de A à b m’a conduit} tout natu-

rellement à n1’occuper ^{de ce} sujet. Voici par quelle ^méthode je parviens ^{à faire le} triage ^{et la} classification des raies spectrales.

Après ^{des mesures} préalables ^{faites avec le} plus grand ^soin pour déterminer exactement la position ^{de ces} raies, chaque région ^du

spectre ^{est dessinée sur deux cartons. Le} premier ^{est destiné à} reproduire l’aspect ^{de cette} région quand ^{le Soleil est à Go" du} zénith, ^l’autre quand ^{il en est à 80".} Ces distances ont été choisies de manière qu’à ^{la latitude de Nice} les observations puissent ^être poursuivies ^{toute l’année.} Quand ^le temps parait convenable, ^à

l’heure où le Soleil est dans la position voulue, l’intensité de

chaque ^{raie est} marquée ^{sur le carton même avec toute} Inexactitude possible ^{en notant} chaque ^{fois l’état} hygrométrique de l’air. Le

procédé ^{est lent,} minutieux, pénible, mais le résultat est certain.

Quand j’ai fait ainsi 8 à 1 o séries d’observations ^sur chaque ^dessin,

elles sont discutées avec soin et les indications relatives à une raie

quelconque ^{me font} juger sûrement : io si elle n’est pas métal-

lique, ^{?° si une raie} tellurique appartient ^{à un élément constant}

ou à un élément variable de l’atmosphère. ^{Par cette méthode} j’ai

pu acquérir la certitude que A, ^{B et ox sont des} groupes telluriques

dus aux éléments constants de l’air. A la n2c?n2e distance zénithale,

ils ont toujours ^{la même} intensité. Je ne parle, ^{bien entendu,}

que ^{du massif} principal de chacun d’eux et des couples qui ^{le sui-}

vent du côté le moins réfrangible.

Restait à savoir exactement à quel ^élément atmosphérique ^il

fallait attribuer les groupes ^en question. ^M. Egoroff, professeur ^de Physique ^à l’Université de Varsovie, ^est parvenu récemment à ré- soudre le problème. Depuis plusieurs années, il s’était voué avec

ardeur à cette recherche. Nous avons fait ensemhle en 1882 ^une série d’expériences ^{à ce} sujet, ^à l’observatoire de Paris. Un faisceau de lumière électrique, dirigé ^{du mont Valérien sur} l’Observatoire

(1 Okm) ^{nous a donné le spectre des raies} telluriques ^à peu près ^com- plet. ^Oti y distinguait ^sans peine A, ^{B et} ’:1., si faciles à reconnaître.

Le capitaine Abncv ^{a contesté les} résultats que nous avons obtens ; ils ne sont pourtant pas contestables: l’expérience ^{du reste est}

facile à répéter.

Enfin, après ^{ces études} préliminaires, ^M. Egoroff, opérant ^direc-

tement sur de l’oxygène ^fortement comprimé ^{dans un} tube métal-

lique ^{et traversé dans sa} longueur par ^m faisceau de vive lumière, ^a

obtenu les groupes ^{A et B.} L’épaisseur d’oxygène ^{traversé n’était}

sans doute pas suffisante pour la production ^{de x.} Quoi du’il ^en soit, ^on _peut ^affirmer aujourd’lmi, ^{sans crainte de sc} thomper, que ^{ces trois} groupes ^si remarquables d’aspect ^et si semblables

entre eux ont pour origine l’absorption ^due spécialement ^à l’oxy- gène ^{de l’air.}

Je n’ai pas besoin de l’aire ressortir l’importance ^{de ce résultat.}

Mais comment le concilier avec les observations de 31. Janssen, d’Angstrflm ^{et de M. P.}

Smyth? ^A en juger par le dessin contenu

dans les Annales et mentionné ci-dessus, M. Janssen aurait ^vu dans le spectre ^{de la} vapeur ^{d’eau des} bandes correspondant ^{à celles du}

spectre ^{solaire dans la} région ^B; l’mne d’elles coïncide même exac- ten-lent avec le massif principal du groupe. D’après ^mes propres

observations, il faudrait pour cela qu’en ^ce point la vapeur d’eau donnât une bande non résoluble qui obscurcirait simplement ^les

intervalles des raies, ^{comme on} le voit dans le spectre ^{i de mon}

Itygrométrique ^{de l’air et non, coniine il ni’a} toujours paru, sui-

vant la hauteur du Soleil. Ou bien cette bande n’est pas repré-

sentée dans la position ^exacte quelle ^{devait occuper ; il faudrait} quelle ^fût reportée plus ^à bauche, ^{où se trouvent en eflct} beaucoup

de raies de la vapeur d’eau constituant un massif irnportant (voir

la Planche).

Si, ^d’autre part, Angström ^{a vu B} plus ^intense par ^un froid de

27° qu’en temps ordinaire, ^{c’est sans doute} _par ⁱⁱⁿ simple ^{effet de}

conthaste : les autres raies telluriques ^{se trouvant très} affaiblies,

celles qui conservent leur intensité doivent paraître plus ^noires.

C’est là un effet qui ^se produit fréquemment ^{daus le cours de mes}

déterminations et contre tequclje ^{dois me tenir} toujours ^en garde.

Maintenant comment expliquer que le spectre d’absorption ^de l’oxygène diffère tellement de son spectre d’émission ? Le manque de données stiffisanues rend toute explication impossible, ^{mais la}

certitude du fait nous oblige ^à conclure que l’oxygène froid ^1)’a

pas les ^mêmes propriétés que l’oxygène incandescent et nous per-

met de soupçonner qu’il ^en peut étre de méme pour ^tous les gaz.

En affirmant que A ^et même B ne varient pas réellement d’in- tensité quand ^{le Soleil} s’approche ^de l’horizon, ^un éminent obser-

vateur comme M. Piazzi Smyth aurait bien surpris ^les spectrosco-

pistes ^de profession, ^{s’ils ne} savaient combien le maniement d’un

appareil ^à grande dispersion ^est chose délicate ^et difficile. Que ^le

faisceau lumineux soit mal diaphragmé, que ^le réglage ^des prisiiies

ne soit _pas irréprochable, qu’une in1perceptible ^{buée se} dépose

sur les surfaces, ^les images, ^surtout dans l’extrênle rouge, appa- raissent comme noyées dans la lumière diffuse qui masque les effets les plus ^{évidents et en} défigure ^{même les} caractères essentiels. Il se

produit ^{souvent des} phénomènes ^{bizarres dont il semble} Impossible

de découvrir les causes et qui ^rendent les illusions bien faciles.

Mais, quand ^on opère dans de bonnes conditions, ^{avec un} appareil

bien _conçu et bien construit, ^{on voit avec la dernière évidence}

que A et B varient considérablement d’intensité suivant la hauteur du Soleil et sont certainement telluriques.

Durant l’éclipse totale de 1882, ^M. Trépied ^{et moi avons cru}

observer, ^sur les bords du disque lunaire, ^un notable renforcement

des raies du groupe B. Si la théorie du capitaine Abney avait pu

être confirmée, elle aurait certainement donné ^un grand poids ^à

nos observations, ^et _pour ^mon _compte j’en ^aurais éprouvé ^une

vive satisfaction. Malheureusement l’atmosphère d’oxygène qu’il

faudrait aujourd’hui ^{attribuer à} la Lune pour produire ^{les effets}

observes semble peu conciliable ^avec le défaut de réfraction des rayons lumineux qui ^{l’asent les bords de notre} satellite. Je crains bien que ^les résultats obtenus en Égypte ^{ne soient une de ces}

illusions dont presque ^tous les spectroscopistes ^{ont été} plus ^ou

moins les victimes.

Maintenant il irriporterait de savoir si l’azote et l’acide carbo-

nique ^{de l’air ne sont} représentes par ^aucune raie ou aucun groupe dans le spectre solaire. L’étude que je poursuis ^{en ce} moment,

d’après ^la méthode décrite ci-dessus, ^ne manquera pas, j’espère,

de donner sur ce point important ^des indications précises. Jusqu’à

ce jour, ^{en dehors des} groupes ^de l’oxygène, je ^{n’ai découvert}

aucune raie pouvant ^{être sûrement attribuée aux éléments constants} de l’atmosphère. ^Il convient donc d’attendre le résultat de lnes

recherches pour donner suite au hrojet adopté par M. Bischoffslieim d’établir ^au mont Gros ^un tube métallique ^de longueur ^considé- rable, ^dans lequel ^on pourrait ^{étudier sur une} grande échelle les spectres d’absorption des gaz.

SUR LA COULEUR DE L’EAU;

PAR M. J.-L. SORET (1).

L’opinion ^des physiciens ^{sur les causes de la couleur de l’eau}

n’est _pas encore unaniinement fixée, malgré ^le grand ^{nombre de}

travaux qui ^{ont été} publiés ^{sur ce} sujet. ^{Je crois} cependant que la

question ^est maintenant bien élucidée et que, sauf dans certains

détails, ^le problème peut ^{être considéré comme} résolu; ^{tout au} moins la plupart ^{des savants} qui ^{s’en sont} occupés ^{dans ces der-}

(1) ^Le présent ^article reproduit ^en partie ^une publication précédente ^{sur le}

même sujet, ^mais rédigée ^{à un} point ^{de vue} différent. (Voyez Anclaïves cles Sciences

physiques ^et natut-elles, ^t. XI, p, 276; 1884.)