HAL Id: jpa-00236768
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Submitted on 1 Jan 1872
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La température du soleil
A. Boutan
To cite this version:
A. Boutan. La température du soleil. J. Phys. Theor. Appl., 1872, 1 (1), pp.154-162.
�10.1051/jphystap:018720010015401�. �jpa-00236768�
154
On trouvera dans les ouvrages de M. Lame
(Théorie
de la cha-leur et Théorie des coordonnées
curvilignes)
tous les détails rcla- tifs à la théorie de ces surfaces.LA TEMPÉRATURE DU SOLEIL PAR M. A. BOUTAN.
La
question
relative à latempérature
du Soleil aoccupé,
dansces derniers tc111pS , les Recueils
scientifiques
et les Académies.Astronomes et
physiciens
ont dit leur mot en cetteoccasion,
etpourtant les résultats obtenues sont tcllement discordants
qu’il
estimpossible,
à l’heurequ’il
est, de se faire sur cepoint
uneopinion qui s’appuie
surquelque
fait concluant.Le P. Secchi et 1_~T. Watterston ont été
conduits,
par leursexpé- riences,
à évaluer cettetempérature
à c~ Olt 10 iiiillioiis dedegrés.
Celles de M. Soret conduiraient à 5 zzzzllions 300 ooo
degrés. Après
un examen
plus
attentif de laquestion,
le P. Secchi estimequ’en fixant,
comme limiteinférieure,
5 oit 6 7~zilliozzs dedegrés,
il seplace
dans des conditionstelles ~07z
ne pezct ~’cccczcset°d’e.x.czbéna~-
iiozz. 1B1. Ericsson déduit de ses essais un chiffre
compris
entre2 et 3 millions de
degrés.
1B1. Zôllner estplus
modéré dans sonestination;
selonlui,
latempérature
interne du Soleil serait com-prise
entre 68 ooo et 102000degrés.
1B1.Spoerer adopte
le llo1nbre 27 ooodegrés.
1B1. H. Sainte-ClaireT~eville,
prenant, commepoint
de
départ,
ses propres déterminations et celles de 1~~.Debray
surla combustion de
l’hydrogène,
inclinerait à penser que latempéra-
ture de la surface du Soleil ne doit pas
s’éloigner l~c~zccozrp
de2500 à 280o
degrés. Enfin,
1B1. E.Vicaire,
sOL~mettallt à une cri-tique sérieuse,
etparfaitement
fondée suivant nous, la méthodeemployée
par le P. Secchi pour le calcul de sesexpériences,
et la(’ ) P. A. SECcm : Le Soleil, p. et suiv. - J. Emcsso~ : ( Solar Beat) Natiii-e,
t. VI, p. 3A4; 1872. - FAYE : Comptes rendus de l’flcadérraie des Sciences, t. LXXIII, p. I 1 23 ; I8~ I . - E. VICAIRE: Comptes rendus de l’Académie des Sciences, t. LXXIV, p. 3 ï ; ~ 1872. - H. SAINTE-CLAIRE DEVILLE : ConzhteS rendus de l’Académie des Sczences,
t. LXXIV, p. i ! 5 ; 1872. - ci. RAYF.T :~Revzce des cours scientifiques. Article sur Zollner.
i8~2, nl 2~, p. 5oi.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018720010015401
réformant
d’après
les données lesplus
sûres de laPhysique,
arriveau chiffre de
13g8 J?~7Y~
peu diflérent de celuiqu’avait
ancien-nenient obtenu Pouillet : 1461 et
1761 degrés.
Parmi tous ces
nombres, quel
est celuiqu’il
seraitpermis
deconsidérer comme le
plus près
de la vérité ?Il y
a bien loin de 10 ~~z~ ~Zioms dedegrés
à yoodegrés.
Nousn’ av ons pas la
prétention
de trancher unequestion
aussidélicate;
nous nous bornerons à un
simplc exposé
despoints
de vue et desméthodes
qui
ontguidé
dans leurs recherches les savants dont nous venons derappeler
les Ilon15. Nous insisteronsplus particulière-
ment sur les
expériences
du P. Secchi et de ]B11B1. Watterston. etSoret, expériences qui
ont eu un certain rctcntissemcnt.L’analyse spectrale
devait être mise à clltribution pour la solu- tion de laquestion qui
nous occupe; elle l’a été en effet. Le spectre discontinu fourni par les rayons solairesqui
ont subi une rélrac-tion dans le
p1-isiue
a conduit à admettrel’existence,
à la surfacedu Soleil : 1 ° d’une couche
incandescence,
nOl1l111ée~7~otes~.~~’t~re, constituée,
dans les idées de MM. Wilson etFaye,
par des brouillards ou des nuages quedonneraient,
en secondensait,
lesvapeurs
métalliques ;
ce serait, comme le dit le P.Secchi,
uiz ~/7M~de
~c~icttelettes li y~cic~es,
ou n~éj~2e ~c~~epoussière
solide e.xt~~~7ne-jne»t~ij~e posséc~c~~2t,
en vertu de sa condensation ~~~~~~e, uny7~~md pouvuir émissi~ f’;
si cette couche existaitseule,
le spectre solaire que nous observerions seraitcontinu;
2° d’uneatmosphére
véri-table contenant les mêmes métaux que la
photosphère,
mais à l’étatde vapeurs ou de gaz; ce serait elle
qui,
par uneabsorption
élec-tive,
exercée sur les radiations lumineuses provenant de laphoto- sphère,
amènerait dans le spectre la discontinuité que nous con- naissons.Si cette
hypothèse
est exacte, si laphotosphère
estformée,
enréalité,
par des vapeursinétalliques qui
secondensent,
leproblèmes
de la
température
de la surface solaire serait bienprès
de sa solu-tion ;
car elle serait évidemment la même que latempérature
deliquéfaction
des vapeurs desodium,
demagnésium,
etc., que nouspourrons,
au moinsapproximativement,
mesurcr dans nos labora-toires.
Nous le
craignons fort,
iln’y
a rien à déduire depositif d’hypo-
thèses de ce genre. Comment concevoir
qu’il puisse exister,
enmême temps, dans une même
région
de laphotosphère,
des nuagesde sodium et de
fer,
parexemple.
Lestempératures
de condensation des vapeurs de ces deux corps dillérent énormément l’une de l’au-tre. A la
température
àlaquelle
la vapeur du fer seliquéfie,
lc so-diun est nécessairement à l’état gazeux
(1 ~. D’ailleurs,
rien neprouve que la
pliotospllèrc
ait la constitution de nuage ou de brouillard quequelques-uns
lui attribuent. On peutimaginer
toutaussi bien
qu’elle
est gazeuse etqu’elle
doit sapropriété
d’émettrcdes rayons lumineux donnant un spectre continu à la forte
pression qu’elle
subit.M. H. Sainte-Claire Deville propose une autre solution : « Les raies de
l’hydrogène, dit-il, qu’émettent
certainspoints
de la matièredu
Soleil,
sont déterminées par les observationsastronomiques.
MlB1. I’rankland et
Loc~ycr
les ont retrouvées dans la flamme del’hydrogène,
soumis à une certainepression.
Onpourrait,
par laméthodes
que j’ai décrite,
déterminer latempérature
de combustionde
l’hydrogène
à cette mêmepression,
et par suite latempérature
et la
pression
du gaz dans lespoints
del’atmosphère
solaire où lesraies de
l’hydrogène
ont été observées. » Sansdoute,
cette détermi-nation est
possible;
mais ce ne seraitlJOlIlt
latempérature
de la sur-face solaire que fourniraient les
expériences
dont ils’agit,
mais seu-lement la
température
dequelques points
de cettesurface,
de ceuxoù
l’hydrogène apparaitrait
avec les raies enquestion.
Des observa-teurs
qui, placés
sur laLune,
estimeraient assez exactement latempérature
de la lave incandescentequi
sort de nosvolcans,
se-raient-ils en droit de considérer la
température
moyenne de la sur- face de la Terre comme voisine de celle de la lave ?l~11. Zollner a
cherché,
dans l’étude duphénomène
desprotubé-
rances, un moyen de mesurer la
température
interne du Soleil.L’idée
qui
lui a servi depoint
dedépart
est certainement fortingé-
nieuse. Il admet que
quelques-unes
de cesprotubérances,
dont onétudie maintenant tous
les jours
la forme et ledéveloppements,
sontdues à des
iets
de gazhydrogène qui s’écl~appcraient
de l’intérieur~’ ) A la température de liquéfaction de la vapeur de sodium, le fer serait solide.
157 du
Soleil,
en travcrsant avec une énorme vitesse la coucheliquide qui
leur faisait obstacle. Cettecouche,
dont 1B’1. Zolineradmet,
sanspreuves, l’existence dans la
photosphère,
aurait uneprofondeur
de8" au-dessous de la surface extérieure. De la hauteur de la protu- bérance mesurée par des observations
directes,
il déduit la vitesse initiale d’écoulement del’hydrogène.
Enappliquant
ensuite les formules relatives à l’écoulement des gaz que donne la théorie mé-eanidue
de lachaleur,
il calcule la clifl’érexice destempérature
del’hydrogène
à l’intérieur et à l’extérieur de la couchéliquide.
Sui-vant que le calcul s’est adressé à telle ou à telle
protubérance,
ladifférence des
températures
a été trouvéeégale
à 4 r ooodegrés
ouà
75
ooodegrés. Il ne
resteplus
alorsqu’à ajouter
à ces nombrele nombre 27 ooo
degrés, qui représente
latempérature
de la sur-face
solaire,
déduite par 1~I. Zôllner de considérations sur le spectre del’hydrogène,
pour obtenir latempérature
interne de l’astre.Elle se trouverait ainsi finalement
exprimée
par 68 000 ou 102000degrés.
Malheureusement les
hypothèses
de 31. Zôllner ne sont nulle-ment
justifiées.
Rien ne prouve l’existence d’une coucheliquide
au-dessous de la
photosphère lumineuse;
et, d’autre part, cette idée que lesprotubérances
sontproduites
par desiets
de matières gazeusess’échappant,
sous une fortepression,
de l’intérieur du So-leil,
est loin d’être confirmée par les observations lesplus
récentes.Il restait à trouver, dans l’étude des radiations
caloriques
duSoleil,
la mesure de la
température.
La Terrereçoit
duSoleil,
en un tempsdonné,
unequantité
détcrminée de chaleur. Voilà un faitcertain,
incontestable. Cette
quantité
de chaleur est évidcmment en relationavec la
température
de l’astre. L’évaluation de lapremière
ne pour-rait-ellc pas conduire à la fixation de la seconde?
Il y
aurait toutd’abord,
ce noussemble,
à s’entendre sur ce que l’on doitappeler
latempérature
du Soleil. Donnera-t-on ce nom à latempérature
quemarquerait
un thermomètreplacé
à la surfacelumineuse de la
photosphère?
Maisrappelons,
enpremier lieu,
que latempérature
est variable d’unpoint
à l’autre de cette surface.Les
expériences
du P. Secchiétablissent,
eneffet,
que l’intensité de la radiationcalorifique
va décroissant du centre à la circonférence dudisque solaire; qu’en
secondlieu,
la chaleur n’est passymétri-
quernent
répartie
dans les deuxhémisphères.
Ce n’est pas tout : le thermomètre dont ils’agit
nc serait pas sculclncntinfluencé,
dansson
indication,
par le milieu danslequel
il seraitplongé,
mais en-core et surtout par les radiations
calorifiques
venant du centre del’astre, qui
lui seraient transmises par les milieuxplus
ou moinsdiathermanes
intehposés
sur leur passage. Il ncmarquerait
doncni la
température
de la surfacepllotosphérique,
ni celle des couchesplus profondes.
Aucun sensprécis
nepourrait
être attaché à sesindications.
Nous ne voyons d’autre moyen de sortir d’embarras que
d’adopter,
pour la
te~~z~~c~~rztLC,°e
duSoleil,
une définitionbasée,
si l’on veut,sur une
convention,
maisqui,
dumoins,
perinettra de donner aux résultats desexpériences
uneinterprétation
vraimentscientifique.
Nous
imaginerions
un Soleilfictif,
formé d’une substancellomogt3ne,
d’un
pouvoir émissif égal
à1’~.u~Iitc,
dont toutes les couclles auraient mêmetempérature, qui occuperait
dansl’espacé
la mémcposition
que le Soleil
réel,
aurait le même v olume que lui et enverrait à la Terre exactement la mêmequantité
de chaleur. C’est latempérature
de ce Soleil fictif
qu’on appellerait
latell1/Jératllre
dit Soleil.Du reste, toutes les fois
qu’on
a recours à la mesure des radia-tions
calorifiques
pour résoudre leproblème
que nousdiscutons,
on admet
implicitement
une définition de ce genre.Le P.
Secchi,
31. ~~atterston et M. Soret ontimaginé
leprocédé
suivant : Un thermomètre à boule noircie est
placé
dans une en-ceinte recouverte de noir de
fumée,
entretenue à unetempérature
constante et connue. La boule du thermomètre
reçoit
les rayons so- laires par une ouverture de diamètreconvenable, pratiquée
dans laparoi
de l’enceinte. Elle voit le Soleil sousl’angle
de31’3".,6, qui représente
le diamètre apparent moyen de l’astre.Lorsque,
dansces
conditions,
latempérature
du thermomètre devientstationnaire,
on doit admettre que la
quantité
de chaleurqu’il dégage
àchaque instant,
par le fait de la radiationsolaire,
est exactementégale
àcelle
qu’il perd
par son rayonnement vers l’enceinteplus
froid aumilieu de
laquelle
il estplacé.
Le P. Secchi suppose que la loi de Newton estapplicable
au cas actuel. Dèslors,
laquantité
de chaleurgagnée
par le thermomètre seraproportionnelle
à l’excès T de latempérature
du Soleil sur celle de la boulenoircie,
ou, cequi
rc-vient au
même,
à latempérature
même duSoleil;
laquantité
de159 chaleur
perdue
sera, de soncôté, proportionnelle
à l’excès( ~-
--0)
de la
température
du thermomètre sur celle de l’enceinte. Par con-séquent,
si l’onappelle 1
la surface totale de l’enceintequi
enve-loppe
lethermomètre,
et S l’étenduesuperficielle qui.’ correspond,
sur cette même
enceinte, à
la surface apparente duSoleil, S étant,
dans les conditions de
l’expérience, très-petit
par rapportà E ;
sil’on suppose de
plus
lepouvoir
émissif du Soleilégal à
i, on auraen
désignant
par u la valeurtrès-petite
1 durapport ~ .
en
désignant
par a. la v aleurtrès-petite
I g3 I 9 ~~
durapport 2 s
Dans un
grand
nombre d’observations faites àRome, (t - 8)
aété trouvé
égal
à 12°,06,
et, chose fortremarquable,
s’iln’y
a paseu d’erreurs commises dans les mesures
effectuées,
cette valeurde
(t 0~
est demeurée constante, alors que 9 variait dans des li- mitestrès-étendues, depuis
odegré jusqu’à
220degrés.
Au sommet du mont
Blanc,
à l’altitude de~800 mètres,
:1B1:. Soret atrouvé pour valeur de
(t 8~, 2 I °~ ~ 3.
C’est cette dernière valeurqu’ a
choisie
le P. Secchi pour l’introduire dans le calcul. Il a tenu compte duel’absorption
de chaleurproduite
parl’atmosphère,
enajoutant 7°,
85 au nombre donné par lesexpériences
de -NI. Soret. Alors t - 9 devenaitégal
à 9-,g,og-. Il en a déduitenviron 5 11lillions 300000
degrés.
En partant de la valeur de
(t - 8)
trouvée par M.Watterston,
onobtient une évaluation
qui
n’est paséloignée
de 5 à i o millions dedegrés..
Les
expériences
du P. ~ecchi et le mode de calculqu’il
aadopté
ont été
critiqués :
lesexpériences,
par M.Ericsson;
lecalcul,
parM. Vicaire. -
~’1. Ericsson a
repris
lesexpériences
du P. Secchi avec un appa- reilidentique
ausien,
etqui
avait été fourni par le même construc-teur. Cet
appareil
secomposait
de deuxcylindres concentriques
renfermant dans la
partie
annulaire unliquide,
eau ouhuile,
dontla
température était,
aussi bien quepossible,
maintenue constante.Le centre de la boule du thermomètre était
placé
dans l’axe com-muni des
cylindres,
où elle rcccvait, directement les rayons solaires.Tout
l’appareil
étaitporté
par un support,possédant
un mouve-ment
parallactique,
de manière que son axe defigure
suivait exac-tement le mouvement diurne du Soleil.
Le
physicien anglais
aexpérimente
comme l’avait fait avant lui le P.Secchi,
et il n’a pas tardé à reconnaître que leliquide
contenudans
l’espace
annulaireprésentait,
à différentesprofondeurs,
destempératures
variablesqui
secommuniquaient
nécessairement auxrégions correspondantes
del’enceinte,
de telle sorte que la va- leur observée( t 8~
nereprésentait
pas, comme lesupposait
leP.
~cccili,
la diuérencc destempératures
du mercure contenu dansla boule noircie et du
liquide
renfermé dansl’espace
annulaire. Deplus,
l’air de l’enceintes’échaiJpant
dans le cours del’expérience
par l’ouvcrture
supérieure
tournée du côté du Soleil étaitremplacé
par l’air
extérieur,
et celui-ci devait influer d’une manière inconnuesur la
température indiquée
par le thermomètre.Enfin,
il n’est pasjusqu’au
volumeplus
ou moinsgrand
du réservoirtheriuoi>iétrique employé
dans lesexpériences qui
n’exerce une influence sensiblesur les résultats obscrvés.
31.
Vicaire,
de soncôté, s’attaque
à la méthode de calcul em-ployée
par le P. Secchi. Il n’admet pasl’équation d’équilibre
quenous avons donnée
plus
haut. La loi de Newton ne saurait être ap-plicable,
selonlui,
au cas considéré : c’est la loi du refroidissement deDulong
et Petitqui
doit êtreadoptée. L’équation
dont ils’agit
dev ient donc
dans
laduelle a ~
1,0°77. En la résolvant par rapport àT,
donnantà
(t - 6)
la valeur ~9,02 choisie par le P.Secchi,
supposant en même temps 8 latempérature
de l’enceinteégale
à odegré,
conser-vant enfin à la constante x la valeur
déjà indiquée,
M. Vicaire trouva, pour la valeur deT, i 3ç~8 degrés,
c’est-à-dire un nombre peu dif- férent de celui de 1~~. Pouillet.M. Vicaire fait remarquer que la loi de
Dulong
etPetit a
étéétablie par les
physiciens jusqu’à
3oodegrés,
que Pouillet l’a vérifiéejusqu’à
1000, et que, parconséquent,
on esten droit,
sans s’ex-poser à de graves erreurs, de la considérer comme vraie
jusqu’à
1400
ou i 50odegrés, températures auxquelles
on arriveprécisé-
ment en l’admettant.
Les observations de ~1. Vicaire nous
paraissent
tout a faitfondées,
au moins en ce
qui
concerne le second membre del’équation.
Seu-lement il n’est pas aussi essentiel
qu’il paraît
le supposerd’appli-
quer la loi de
Dulong
et Petit au cas derefroidissement,
dans l’en-ceinte de
température 0,
du thermomètre â boule noircie. Tant que l’excès detempérature (t
-0)
nedépasse
pas debeaucoup
20 de-grés,
la loi deNewton., qui
n’est en définitive que la loi deDulong
et Petit
approcliée,
estparfaitement applicable.
En
effet,
C0111I11C la valeur de a diffère peu del’unité, si,
dansl’équation
-- _ _qui
donne la vitesse de refroidissement dans le vide d’un corps doué d’unpouvoir
émissifégal
à 1, onremplace a
par i + 6 dans le facteur(at-O - 1)
etqu’on développe,
on trouveSi donc l’excès de
température (t - 6 )
est assezpetit
pour que le(~20130)2013i
; ou o,oo (~20130)2013i I soit né~liwea~le ar ra terme9 (t - 0) - 1
ouo~ooyy 2013201320132013201320132013
soitnégligeable
par rap-2 ~~ 2
port à
l’unité,
on pourraprendre
pour valeur suffisamment appro- chée de Vqui
se déduirait directement de I a loi de Newton.L’équation d’équilibre
relative àl’expérience
du P. Seccii peut donc être ramenée à la formeEn mettant à la
place
de a, dee,
de a, de t et de 0 les nombresdéjà indiqués,
on arrive à une valeurnumérique
de T peu dîne-rente de celle
qu’a
obtenue M. Vicaire.Il faut remarquer que le P. Secchi
néglige
en outre, dans soncalcul,
la part de refroidissement due au contact del’air,
partqui
doit être très-notable dans les conditions de son
expérience;
maisl’erreur
qui
en résulte est tout à faitnégligeable
par rapport à cellequi
vient d’êtresignalée.
En somme, et comme conclusion dernière de cet
exposé,
nousajouterons
que, avec M. H. Sainte-ClaireDeville,
l~I. Vicaire et laplupart
desphysiciens français,
nous sommesporté
à penser que latempérature
du Soleil estcomparable
à celle de nos flammes etn’atteint pas le chiure énorme de
plusieurs
millions dedegrés;
mais nous devons reconnaître
qu’il
n’existe aucuneexpérience
dé-cisive
qui
permette de se prononcercatégoriquement
sur cesujet.
EXPÉRIENCES RELATIVES AUX COURANTS INDUITS PAR LES DÉCHARGES
ÉLECTRIQUES;
PAR M. CHAUTARD.
Les divers effets que
produisent
les courants d’induction dus à l’action desdécharges
des condensateurs ne m’ont pas paruégale-
ment aptes à être constatés dans un cours. Celui
qui
m’a le mieuxréussi,
c’est l’111Lin11llat10I1 soudaine d’un tube de Geissler par ladécharge induite,
au monlent oùjaillit
l’étincelle de lajarre
induc-trice. La contraction du corps d’une
grenouille
ou bien la faibleétincelle
qui apparaît
entre lespointes
d’unpetit
excitateur offre des résultats certainementtrès-nets,
mais bien moins apparents toutefois que lejet
de lumière au sein du tube vide.En
produisant
l’induction à l’ aide d’une machineélectrique
deHoltz munie de ses
condensateurs,
on peut rendre lephénomène
continu et lui donner alors un éclat bien
supérieur
à celuiqu’on
obtient par la
simple décharge
d’une bouteille deLeyde.
Enfin,
enemployant
un nombre suffisant despirales,
on obtientdes courants d’ordres
supérieurs,
dont l’existence peut être fort aisé-ment et simultanément démontrée par le méme
procédé.
Ces divers
points établis,
il en est un autre encorequ’il
n’est pasmoins
important
d’examiner etqui
demande une démonstration nonéquivoque. Quelle
est la nature du mouvementélectrique qui
con-stitue la
décharge
induite Est-ce un mouvementunique, analogue
à celui de la
décharge
inductrice elle-même ? Est-ceplutôt
la succes-sion de deux
décharges
induites de directionopposée
Les soupapes