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Reference
L'astronomie
GOLAY, Marcel
GOLAY, Marcel. L'astronomie. In: Trembley, Jacques. Les savants genevois dans l'Europe intellectuelle du XVIIe au milieu du XIXe siècle. Genève : Ed. du Journal de Genève, 1987. p. 55-88
Available at:
http://archive-ouverte.unige.ch/unige:154445
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54 JACQUES ROGER
Réau, Louis, L'Europe française au siècle des Lumières - Paris, Albin Michel, 1938.
Roger, Jacques, Les sciences de la vie dans la pensée française du XVJJJe siècle, 2< éd. - Paris, Armand Colin, 1971.
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Wolf, A. A History of Science, Technology and Philosophy in the XVIII th Century, 2< éd.
- London, Allen and Unwin, 1952, 2 vol.
CHAPITRE Il
L'astronomie
par Marcel GüLA Y
Création du premier Observatoire de Genève (1772-1830)
La création, en partie à ses propres frais, en 1772, d'un observatoire par Jacques-André Mallet (1740-1790) marque le début, à Genève, d'une activité systématique et organisée dans le domaine de la recherche astrono- mique, accivité qui ne fera que croître au cours du XIXe et du XXe iècle.
L'intérêt pour les phénomènes célestes s'est manifesté à Genève par l'ob- servation de l'éclipse de Soleil du 12 mai 1706 et lors des passages de la planète Vénus sur le disque solaire en 1761et1769. Désigné par l'Académie de Saint-Pétersbourg Mallet fit, avec Jean-Louis Pictet, une expédition en Laponie afin d'observer le passage de Vénus devant le Soleil en juin 1769.
La famille Pictet de Troinex possède dans ses archives les récits détaillés et souvent pittoresques de ce voyage. Quelques personnalités influentes, comme Jean J alabert (1713-1768), théologien, appelé à la chaire de physique expérimentale que venait de créer l'Académie, proposent dès 1737 la création d'un observatoire. Il avait réussi à se fa~e entendre puisque le 13septembre1740 les «Registres du Conseil» mentionnent que le «Rapport de l'Académie» insiste beaucoup sur l'utilité et la nécessité qu'il y aurait à construire un observatoire. Cependant, ce n'est qu'en 1772 que Mallet obtient l'autorisation de construire un observatoire sm le bastion de Saint-Antoine et de l'équiper avec des instruments astronomiques qu'il avait acquis dès l'année 1766. Avec Mallet commencent, à Genève et pour plus d'un siècle, l'observation des planètes, des taches solaires des comètes, des mouvements des satellites de Jupiter, des observations météorologi- ques, des mesures de longitudes et de latitudes, enfin des déterminations
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COLLECTIO
OMXLVM OBSERVAT!ONVM
Q\tA~ üCCASlONE
TRANSITVS VENERIS PER SOLEM
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MARCEL GOLA Y
FIGURE 1. «Collectio omnium observa-
tiom1m quae occasione mm itus Vencri per Solem A. MDCCLX1X iu su Augus- rae pcr Lmpcrium Russicum .in titucae fuerunt una cum theoria indeque deductis conclusionibus». Académie impériale des sciences de Saint-Pétersbourg, 1770.
Archives Pictet de Troinex.
de l'heure (en 1722, une précision de quelques secondes était une perfor- mance) pour les besoin de l'industrie horlogère locale. Ce programme scientifique, terme moderne certainement inconnu au XVIIIe iècle, était identique à celui poursuivi par Tycho Brahé dans son observatoire de l'1Je de Hven à partir de 1576. Identique aus i à ceux entrepris dans les observatoir es de Leyden dès 1632, de Copenhague dès 1637 de Paris dè 1667, de Pékin dès 1668, de Greenwich dès 1675, d'Aberdeen dès 1664, etc., pour ne citer que les plus anciens. Cette extraordinaire permanence durant plusieur siècles, en de lieux différents, d'une même forme d'acti- vité scientifique et des mêmes objectifs, nous incite à décrire l'état des connaissances de l'Univers au XVIIIe et au XIXe siècle. Nous sommes très loin des conditions de la recherche moderne où chaque jour des découvertes sont diffusées en quelques heures dans le monde entier, financées par des organismes (centres de recherches, universités, industries) impatients de construire leur réputation sur les résultats obtenus (ou sur le bruit fait autour des résultats peut-être obtenus). Les chercheurs actuels disposent de puissants outils intellectuels pour orienter leurs réflexions; des théories éprouvées peuvent être appliquées avec de grandes chances de succès, des spécialistes des diverses technologies participent à la conception et à la réalisation des expériences. Au XVIIIe siècle l'homme de sciences était
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isolé ou appartenait à une élite sociale, tout étant à faire, à inventer, à mesurer, à répertorier. Pour créer les bases de la science moderne, plusieurs siècles d'observations, de mesures minutieuses répétées ont été nécessaires pour permettre de temps en temps à un personnage génial de tenter une synthèse, une explication qui relance toute la société des hommes de sciences dans de nouvelles observations encore plus minutieuses, plus nombreuses, plus fines, plus astreignantes, en plus grand nombre encore.
Cette période 1750-1850 (du traité de dynamique de d'Alembert, 1743, ou encore, en 1750, de l'introduction à l'analyse des lignes courbes algébri- ques du Genevois Gabriel Cramer, à l'analyse spectrale de la lumière par Kirchhoff et Bunsen, en 1857) est peut-être la plus belle de l'histoire des sciences car elle a mesuré et inventorié avec une extrême intelligence les phénomènes dont l'explication conduira le XXe siècle aux concepts qui guident la science contemporaine.
OBSERVATIONES VARIAE
o UCOBO ANDREA MALLET.
IN LAPPONIA AD PONOI INSTITVTAE ANNO 1769.
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coullrulht fuerit Petropoli • 01nn1no mendi~ 1101t c:irutt Die ;·,. l\farrii prills q11:1m 1n:1gnercm :icul :iffrkarcm , tt mm pDll p\urim:1 tx.pcnment•I m1h l ccnitTime p.1wirfcc Mdh1m 1' Îm m:>gnccic:11u illi 111cnc iu:s r2 IlER.NOVLLTANA~f mctliodum , pro d:uii pori- tionibus i11dicis 1 t'\bllhrnt indi11Hin11u111 cx:i r:lUi , uccdTurias dcindc olil è nincionc~ iunau i 1l:J ldi cnr':1e mclin-.n1oni Opt; ruppul:Hîonis iuxt:i. Cel. E\'J ~Kr mcthoJum. Cmn h:iec exprimcntJ ccp1<rcm în n1hi ~ culo tûcis auguf"to, et multis (crrnr11c111is 1nllruélo, quibus :1.cus :1ffici potcrat , dicb11s ·j: c1 ;~: };;;;
fumma cur;;i plures ol>rcruAcio11es in meJio fpcculac, -,bi acl15 nullo ferro circumi:11:r:1He :iffici poter:1r, inr\irui: Vernm cum eiu~lcm 'J C l~S mil\lls nccllrJtâ Cotltlrn{do in n1rput:1.1io11c 11011 coll fi Jcrctur 1 q11:L1t•
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FIGURE 2. Pages extraites de «C ollectio omnium observationum .. . » (voir Fig. 1):
«Übservationes variae a Iacobo Andrea Mallet in Lapponia ad Ponoi institutae an no 1769 » . Archives Pictet de Troinex.
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Etat des connaissances astronomiques au début du XIXe siècle
Que savions-nous donc sur l'Univers au temps de Mallet ? Sou1ignon ici l'immense difficulté propre à la recherche astronomique. Nous ne pouvons ni toucher, ni modifier les objets cosmiques. Nou ne pouvons que les observer de loin et ceci à certains moments seulement, imposés par la nature des phénomènes (le ciel change continuellement au cours de la nuit, au cours de l'année, des phénomènes apparais et1t durant quelques heures, quelques jour , puis disparaissent pour des siècles). Il faut attendre l'époq-ue contemporaine, proche de l'an 2000, pour aller à la rencontre des comètes, se poser sur des planètes et des satellites, y casser des cailloux et les ramener sur Terre. ous reviendrons ouvent dans les lignes qui suivent sur les conséquences de cette inacce sibilité, car elle a orienté 1a pensée des philosophes positivistes du XIX_c siècle. Tycho Brahé à Uranienbourg
FIGURE 3. Jean-Louis Pictet: «Journal d'un voxage en Russie et en Laponie, 1768-1769», vue de l'observatoire. Lavis. Archives Pictet de Troinex.
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FIGURE 1· Jeai;-~ouis P,ictet: <;J~mrnal d'un voyage en Russie et en Laponie, 1768-1769», observations meteorolog1ques, imn 1769. Archives Pictet de Troinex.
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n'avait pas de lunettes astronomiques; il ne pouvait que mesurer Ja position des astres. Le système de Copernic avec la Terre en orbite autour du Soleil était encore contesté et vaudra, en 1616, un premier procès à Galilée. En 1610, grâce à la lunette, Galilée découvre le satellite de Jupiter les caches du Soleil, les pha es de Vénus, et une Voie lactée extraordinairement riche en étoiles (qui n'intéressera vraiment les astronomes qu'aux XIXe et XXe siècles). Partant de observations de Tycho Brahé et de Kepler, Newton établit en 1687 la loi d'attraction universelle qui permettra à Halley e11 1705 d'expliquer et de prévoir le passages des comètes, entre autres celui de 1758 de la comète dénommée «Halley ~ mai que l'astronome n'a pa eu l'occasion devoir lui-même étant décédé dix ans plu tôt. Cependant, la prévision de la date du pas age de la comète de Halley n'était pas très p.récise (elle passa en mars 1759) car le calcul exige la connais ance de la distance Terre-Soleil, distance qui s'exprime sous forme d'un angle dé- nommé «parallaxe solaire» (angle sous lequel, du Soleil, nous voyons le rayon équatorial de la Terre). En 1771, l'astronome français Lalande déduisit, à partir des ob ervations dupa sage de Vénus devant le Soleil de 1769, la valeur de 8",8. C'est à ces observations que participèrent, en Laponie, Mallet et on ami Jean-Loi.1i Pictet. La valeur correspond à une distance Terre-Soleil de 149 500 000 km (valeur actuelle 149 598 500 km).
Avec une valeur légèrement différente (140 000 000 km) déterminée par Richer, Picard et Cassini en 1671, le mathématicien Alexi Clairaut avait calculé les mouvements de la comète de Halley en tenant compte des attractions des g-ros e planètes Saturne et Jupiter. 11 lui a alors été possible de prédire, avec nne incertitude de un mois, que la comète passerait à sa plus petite distance de la Terre en avril 1759 (ce fut, nous l'avons dit, en mars).
Si, au moment où Mallet créait son observatoire, les plus grands mathématiciens et astronomes de l'époque tentaient d'améliorer la mesure de la di tance Terre-Soleil (valeur qui sera incertaine jusque vers le milieu du
XJXe
siècle), la distance de l'étoile la plus proche (qui s'exprime aus i par un angle la parallaxe tellaire, l'angle sous lequel de l'étoile nous voyon le rayon de l'orbite de la Terre autour du Soleil) était totalement inconnue. Une première tentative de déterminer une distance stellaire fut celle de Huygens aux environs d 1650. Il supposa que l'étoile Sirius et le oleiJ étaient des objets physiquement de même nature donc de même brillance intrinsèque et que Sirius paraissait plus faible parce que beaucoup plus éloigné. Nous n'insisteron jamais assez sur l'audace intellectuelle de ce savant: oser, en 1650, considérer les étoile du ciel comme identiques au Soleil. A cause de cette hypothèse audacieu e et de a tentative de l'appliquer à la détermination de la distance d'une étoile, nous pouvonsL'ASTRONOMIE 61
considérer Huygens comme le fondateur des méthodes de la photométrie astronomique, discipline moderne à laquelle se consacre une partie impor- tante des chercheurs de }'Observatoire de Genève. En 1650 donc, Huygens arrive à la conclusion que Sirius, une des étoiles les plus brillantes du ciel, est à 20 000 fois la distance Terre-Soleil (en réalité 556 870 fois), distance considérable qui contribua à changer fondamentalement les conceptions que les hommes cultivés de cette époque pouvaient avoir de la place de l'Humanité dans l'Univers. Il fallut attendre 1838 pour que Bessel trouve enfin une méthode pour déterminer la distance d'une des étoiles les plus proches de la Terre, 61 Cygne, qu'il situe à 10,25 années de lumière, soit 657 700 fois la distance Terre-Soleil. Deux ans plus tard, Henderson mesura la distance d'une étoile encore plus proche de nous, œ Centaure, située «seulement» à 4,5 années de lumière. Ainsi l'Univers des étoiles était infiniment plus vaste que le système solaire dont, à l'époque de la création de }'Observatoire, on ne connaissait que les planètes Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne. En 1781, neuf ans après la mise en service de }'Observatoire, W. Herschel découvre un astre qui, comme les comètes, paraît se déplacer par rapport aux étoiles. Après quelques mois d'observa- tions il met en évidence que l'astre décrit une orbite planétaire dont le rayon est deux fois celui de l'orbite de Saturne, jusque-là l'objet céleste le plus éloigné de la Terre et du Soleil. Ainsi en 1781, par la découverte d'Uranus, le système solaire connu double de dimension. Où s'arrête-t-il?
Avec Neptune découverte en 1846 dans des circonstances que nous expo- serons plus loin, les dimensions du système solaire seront encore multi- pliées par 1,5. Elles seront doublées par rapport à 1781 avec la découverte de Pluton en 1930 et atteindront quarante fois la distance Terre-Soleil.
Cependant, avec l'hypothèse avancée par Oort en 1950 sur l'existence d'un nuage, véritable réservoir de comètes, le système solaire s'étendrait alors à 20 000 ou même 50 000 fois la distance Terre-Soleil. Ainsi beaucoup restait à découvrir en 1800, même dans les régions du système solaire les plus proches de la Terre. Par exemple, Piazzi découvrit, le 1er janvier 1801, une petite planète dont l'orbite a un rayon égal à 2,77 fois la distance Terre-Soleil, ce qui la conduit à se promener entre Mars et Jupiter. Cette petite planète a reçu le nom de Cérès et se présente comme un petit corps de moins de 400 km de rayon, soit un diamètre de l'ordre de grandeur de la France. En 1802, Olbers en trouve une autre, dénommée Pallas, aussi en promenade entre Mars et Jupiter; encore une autre, Juno, trouvée par Harding en 1804. En 1807, toujours dans cette région privilégiée entre Mars et Jupiter, Olbers trouvera Vesta. Les suivantes seront Astrae en 1845, Hebé en 1847, toutes deux découvertes par Hencke. Avec l'accrois- sement du nombre d'astronomes, de télescopes, de l'introduction des
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te hniques photographiques, le nombre de petites planètes découver~es va s'accroître au cour du iècle et plus de 3000 sont acruellement1·épertonées.
A part les trois satellite de Jupiter détectés par Galilée en 1610, Europe, Ganymède, Callisto, il a fallu attendre 1655 pour que Huygens découvre Titan, un satellite de Saturne· puis Téthy , Dione, Rhéa entre 1671 et J 684 par Cassini et, toujours pour les satellites de Saturne, succes- sivement Mimas par Herschel en 1789, Hypérion en 1848 par Bond.
D'autres seront encore découverts au cours du siècle. Herschel par exemple déte ta, en 1787, deux des atellite d'Uranus, Titania et Obéron.
Le Soleil, qui chauffe la Terre depui quatre milliard d'année , qui chaque jour réchauffe au .i l'humanité et dont l'énergie as ure l'établisse- ment des conditions physiques et chimique qui ont permis l'a~pari
tion de la vie et son maintien à la surface de la Terre était en cette fin du XVIIIe siècle un a tre bien mystérieux. En 1800 Herschel se livra à une remarquable expérience de phy ique, bien en avance sur son temps: il remarque que le Soleil apporte de la chaleur dans des domaine du rayon- nement que l'œil ne peut détecter. C'était la découverte de «l'infrarouge».
Le même Herschel envisagea aussi que le Soleil pouvait être une ource de rayonnement variable et tenta de le prouver d façon astucieu e en essayant de se baser sur l'abondance des récoltes. Cependam en 1783, comme Mallet depui l779, Herschel observait les taches solaires et constatait qu'elles présentaient une dépression vi ible lor que la tache atteignait le bord du Soleil. Il imagina alors que le Soleil se composait d'une couche brillante, que les taches é.taiem des trous dans cette couche mince à traver le quel on voyait un sol semblable à la surface d'une planète. 11 envisagea même la possibilité d'y trouver des habitants! Cet exemple montre combien des êtres, dont les travaux et découvertes ont été décisifs pour l'évolution d'une di cipline, ont pu eux-mêmes, a cause de la pauvreté des notions de phy ique et chimie (notions qui aujourd'hui s'en eignent dan le premiers degrés des collèges) ne pas être sensibles à l'i.mpos ibilité de certaines de leurs hypothèses. Malgré l'état de la cience contemporaine nou ne som- mes pas, nous-mêmes, à l'abri de tels commentaires par nos successeurs qui s'étonneront du caractère impliste et fragile de certaines de no hypothèses actuelles. Que pensaient le a tronomes de la fü1 du XVIIIe siè-
cle de millions d'étoiles q_u il découvraient grâce à leurs lunettes et leur télescopes? Dès 1650 Riccioli a été urpri de voir deux étoiles très proches l'une de l'autre: Ç UMa (Mizar) et Alcor. D'autres couples forent découverts par Huygens, Hooke, etc., puis Her chel après quarante années de mesures, de 1782 à 1822, démontra que le étoiles a Gémeaux (Castor), y Lyon, E Bouvier, Ç Hercule, ô Serpent, y Vierge étaient chacune en réalité un couple de deux étoiles intimement liées par leur attraction
L'ASTRONOMIE 63
mu~~Ue. Il e _tima même pouvoir calculer, pour chacun de ces couples, la penode orbitale (temps nécessaire aux deux étoile pour faire un tour comple.t). C'était une magnifique découverte qui permit à Poincaré, au
XIXe siècle, de démontrer l'universalité des lois de la gravitation newto- nienne. Herschel découvrit à lui seul plu de 1000 étoiles doubles. Cette rech~rche des étoile dou~l~s a été poursuivie dan l'hémisphère Sud par on fil John Herschel qui a1outa plu de 2000 couples à la liste paternelle.
Actuellement, le nombre de couples où les deux composantes sont obser- vabl s'él.èy~ à e~vi_~on 7~ 000 et nous savons qu'en réalité beaucoup plus quela.mon~e ?es et01les detectables ont un ou plu ieurs compagnons. Pour en. arnver la 11 faut rappel r que tous les astronomes, de tou les ob erva- totre y compri celui de Genève, tentaient de découvrir ces couple et d~ mes.mer les or~ite décrite . L~ connais ance de la période et des dimens10ns de orbites nou a con.duits en effet à une grandeur fondamen- tale la masse totale des deux composantes, ou même parfoi la ma se de chaqu~ étoile. C':st
_là
une de grandeurs les plu fondamentales pour la conna1s ance des eto1les. Cependant, pour pouvoir calculer la masse totale de composantes d'une étoi le double, il faut déterminer l'orbite avec b.~auc updepréci ~on,cequip~utdemanderd~quelque annéesàquelqueiecles et, de plu , Ll faut pouvoir mesurer a distance, ce que l'on sait faire pour les étoile les plu proches depuis la découverte de Bessel en l838.
Une de première déterminations de la mas e d'une étoile a été faite à Mad.ras. (~n?e) p~r Jacob en 1850 pour le couple a Centaure. Ce problème e t s1 .d1ffic1le qu actuellement cette grandeur n'a été établie que pour une centaine de couples. C'e t, entre autres rai on , pour amélior r la connai -
ance de mas es tellai:e que l' Agenc Spatiale Européenne (ESA) va lancer en 1989 un atellite dénommé Hipparcos. Celui-ci mesurera avec préci ion les positions de plus de 100 000 éroiles et, pour quelque millier , les orbite qu'elles décrivent. Il en ré ultera un net accroi semenr du nombre de ~nsses teU~ire bien déterminée . Ce dernier exemple est f~·appant car il montre l'importance de la détermination précise des posi- u?,ns .des ~toil~, effort .qui a débuté dan le passé avec le premier catalogue d etoile_ etabli par Hipparque entre ~62 et 126 avant J.-C. et qui se poursmvra dans le futur avec des satellites encore plus pedeccionnés que celui qu'ESA aura peut-être mi en orbite en 1989.
. Depuis }'~ntiq~ité, .de Ptolémée a Hipparque, à Copernic, on uppo- srut que le etoiles n aya1ent pa de mouvements les unes par 1'apport aux autres. C'est pourquoi, durant des siècles, on parla d'ét0iles fixes. Or, en 171 } Halley ~~mpara les po itîon qu'il avait déterminées pour les étoiles Aldebaran Sm us Arcturus, avec celles données dans l' Antiquité par Ptolémée, Hipparque et Tin10charis. Il y avait un écart d'un demi-degré.
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Ainsi, contrairement à ce que l'on pensait depuis mille ans, les étoiles se déplaçaient les unes par ràpport aux autres. En 1783 Herschel montra que le Soleil se déplace parmi le étoiles avec une vitesse d'environ 20 km/sec et e dirige vers un point du ciel (dans la constellation d'Hercule) nommé
«l'Apex ». Ces mouvements des étoiles (dits «mouvements propres») sont en apparence tellement faibles qu'avec les instruments le plus précis il faut des dizaines d'années pour les mesurer. La situation va changer avec le satellite Hipparcos qui nous permettra de mesurer les mouvements propres des 100 000 étoiles citées ci-dessus en deux ans et demi alors qu'un siècle pour chaque étoile aurait été nécessaire en utilisaot le méthodes en usage depuis la création de l'Obse.rvatoire jusqu'à la date du lancement d'Hipparco . Non seulement ces étoile supposées fixes se déplacem à des dizaines de kilomètres par seconde, mais leur éclat qui nou paraît identique nuit après nuit est variable pour un grand nombre d'entre elles. Holwa7da, en 1638, découvre que Mira Ceti a un éclat variable. En 1782, Goodncke découvre une variation trè régulière de l'éclat de l'étoile Algol dans la constellation de Persée. Toutes les 69 heures l'ét0ile décroît brusquement d'éclat (nous savons maintenant que et effet est produit pax l'effet du passage d'une étoile compagnon devant l'étoile principale) .. E_n 1784 le même observateur décovvre d'autres étoiles présentant de vanauons régu- lières: 8 Céphée, ~ Lyr~é, etc. Des dizaines de milliers d'éwiles variables seront cataloguées dans le siècle uivant.
A la fin du XVTIIc et au début du XIXe siècle, l'homme cultivé, l'humaniste, l'aristocrate et le bourgeois étaient préoccupés par la question de savoir si les autres mondes, du Soleil aux planètes étaient habités. En 1816 Gruithuisen, à Munich, prétendait reconnaître sur la Lune des nuages, des fortifications et d'autres constructions humaines. Il fallut attendre 1834 pour que Bessel apporte la démonstration qu'il n'y a ait pratiquement pas d'atmo phère à la surface de la Lune et donc que la vie ne pouvait pas
s'y
développer. Cette démonstration con iste à constater que le rayon lum1- neu envoyé par une étoile ne subit aucune déviation lorsque le bord de la Lune (qui se déplace par rappon aux étoiles) l'intercepte. Or, si la Lune avait une atmosphère semblable à. celle de la Ter.re, la déviation serait de plus d'nn demi-degré. Donc, la densité d'une atmosphère éventuelle est au plus le 1/2000 de celle de la Terre, largement insuffisante pour permettre la vie de l'homme et de l'animal.
...
L'ASTRONOMIE
Rôle des observatoires au début du XIXe siècle - début de l'astronomie physique
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Au temps de la création de l'Observatoire Mallet les techniques pr?gressent br;i~queme~t. L~s instruments astronomiques deviennent ex- tremement precis depms qu en 1757 John Dollond réussit à tailler des objectifs 9"ui ne dispersent plus les couleurs, que nous appelons objectifs achroT?atiq:ies. Grâce à cette invention les images des étoiles deviennent de petits pomt~ ~x.trêmement brillan_ts et fins qui peuvent être pointés avec une grande precis10n. La technologie permet de construire des structures mécaniques très stables qui, en 1772, donnent une précision de un tiers de seconde d'arc aux détermination des positions des étoiles soit dix fois plu précises 9ue
ci~1quante
ans auparavant (1"d'ar~ rep~·é
ente 1/100 de mm s~r la c1rconfe~·ence d'un cercle de 2 m de rayon). Situer une étoile, un.e planete, Wl. satellite, une comète, etc. par rapport à un autre astre à l'a1de de mesures effectuées d'un observatoire placé en un lieu donné sur une Terre qui tourne, impose de connaître, avec précision, l'heure de chaque r:ie.s:ire. La précision des mesures astronomiques va donc dépendre de la p~ec1s10i;i de~ pendules et des chronomètres. L'industrie horlogère genevc:'1se avatt déJà une grande réputation grâce à l'apport des réfugiés français en 15.50: Cepend_a~t, en 1771 , les meiUeures horloges avaient encore des vanauons quot1d1ennes de l'ordre de la seconde. La rechercheastronomi~u_e va donc obliger les horlogers à réaliser des pendules de plus en plus precises.
Pointer un télescope vers le ciel pour effectuer des mesures délicates
~emande évi?e~ment un ciel transparent. De plus, les instruments de l a trono~1e eta1~nt ~~t ont encor: très souvent) situés en plein air, ce qui les rendait particuherement sensibles aux changements des conditions atmosphériques. Ainsi, tout naturellement, les astronomes des observatoi- res en arrivèrent à mesurer quotidiennement les phénomènes météorologi- ques. Les travaux de Pascal (pesée de l'air en 1648), de Mariotte (loi des gaz en 1676), de Lavoisier qui tentera d'organiser un réseau d'observations m~téoro.logique_s ~va~t de v~ir s_on œuvre _interrompue en 1794 par la Revolution ( qm d1sa1t-elle, n avait pas besom de savants), constituent la base ~~s. connaissanc~s scient_ifiques nécessaires à l'analyse du temps et à sa previs~on. Mallet a mtrodmt dès 1782 des observations météorologiques systématiques, commençant ainsi une des séries d'observations les plus longues et les plus homogènes d'Europe.
Dans le monde entier, durant tout le XIXe siècle, les observatoires étaient chargés d'activités extrêmement variées. C'est là une caractéristique
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du XIXe siècle: tout était à mesurer, presque tout restait à découvrir, mais aussi tout devenait accessible à la découverte et à la mesure. La technologie permettait enfin de créer des instruments de précision dans tous les domai- nes. C'est ainsi que, pour mesurer les p itions de astres il est urile de connaître l'heure avec précision, c'e t-à-dire de connaître avec la même précision, la position de l'observatoire à la sutface de la Terre, donc de faire de la géodésie (mot qui n'existe que depuis 1647). La géodésie con iste à déterminer la forme de la Terre, à ituer la position non seulement des observatoires, mais des villes, des village , de monuments de sommets, etc. Cette Terre qui rremble bligera les a tronomes à recalculer souvent la position de leurs .instruments et les conduira à s'équiper de sismographes pour enregistrer ces phénomène brutaux et souvent cataclysmiques. Pour e guider le na igateur s'équipe d'une boussole et l'on découvre assez vite que celle-ci s'écarte de la direction du pôle Nord d'une quantité qui varie au cours du terni;> et qui dépend de son emplacement. Les observatoires ferom donc au St du «géomagnéti me».
FIGURE 5. Les Ponts suspendus et !'Observatoire de Mallet (à l'extrême droite) en 1824.
Extrait du livre de R. Gautier et G. Tiercy «L'Observatoire de Genève 1772-1830-1930»
(voir bibliographie).
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L'ASTRONOMIE 67
A Genève, la présence du lac incitera l'Observat0ire à effecu1er aussi des me ·ures de limnologie (mot qui ne era créé qu'à la fin du XIXe siècle).
A partir du .XXe siècle chacun de ce sujet deviendra d'une telle complexité que chaque ob ervatoire se péciali era de p lu en plus. Con équence de cette 'volution, les recherches effectuée aujourd'huj à 1'0bservat0ire de Genève concernent surtout certains aspects physiques et dynamiques de l'évolution de notre Galaxie et des galaxies.
A la fin du XVffie et durant la plus grande partie du XIXe siècle, les objet cosmique paraîtront extraordinairement lointain . Même avec le moyens le plus perfectionné , dan le contexte de la science de l'époque, l'astronome ne pouvait que situer les a tres et les décrire en les regardant dan se télescopes. Cette ituation de l'a tronom.ie est parfaitement décrite par le philosophe Auguste Comte dans sa 19c leçon de Philo ophie positive écrite en septembre 1834. «Parmi les trois sens propres à nous faire aperce- voir l'existence des corps éloignés, celui de la vite est évidemment le seul qiti pi-tisse êt1·e employé relativement aux corps célestes; en sorte qu'il ne saurait exister aucune astronomie pour des espèces aveu,gles, quelque intel- ligentes qu'on vorûût d'ailleurs Les imaginer; et, pot.tr nous-mêmes, Les astres obscurs, qui sont peut-être plus nombreux qr-te les astres visibles, échappent à toute étude réelle, leur existence pouvant tovtt au long être soupçonnée par induction. Toute recherche qui n'est point finalement réductible à de simples observations visuelles nous est doncnécessairement interdite au sujet des astres, qui sont ainsi de tous les êtres naturels ceux que nous pouvons connaître sous les rapports les moins variés. Nous concevons la possibilité de déterminer leurs jonnes, leurs distances, ler,rs grandeurs et leurs mor-tve- ments; tandis ql!-e nous ne saurionLjamais étr4-dier par aucun mo r_çn leur Wrrt:f2.0sition chimique,_g_u f&ur structure minéralogtqite (c'est nous qui le oulignons en 19 7) et, à plus forte raison, la nature des corps organisés qui vivent à leur su.rface, etc. En u,n mot, pour employer immédiatement les expressions scientifiques les plus précises, nos connaissances positives par rapport aux astres sont nécessairement limitées à leim seuls phénomènes géométriqu,es et mécaniqites, sans pou,voir nullement embrasser les autres recherches ph'ysiques, chimiques, physiologiques, et même sociales que comportent les êtres accessibles à tous nos divers moyens d'observation. » Texte magnifique mais trop audacieux. li est toujours dangereux pour un philosophe d'énoncer à l'a ance ce qui est et restera imp s ible. En effet et nou reviendron sur ce point plus loin, déjà en 1817, Fraunhofer, analysant la lumière du Soleil avec un prisme découvrit 500 fine lignes noires . Ce phénomène a été analy é en 1859 par Kirchhoff et Bunsen gui momrèr nt que ce raies fines étaient les signes caractéristiques des élément chimique qui composent un corps chauffé a une tempérarure suffisante.
68 MARCEL GOLAY
Ainsi, du temps du philosophe, les faits d'observation qui serviront de base, en 1859, à la méthode de la détermination de la composition chimique des astres étaient connus et publiés. Le philosophe est pardon- nable car ce point de vue positiviste était partagé par Bessel qui affirmait en 1848: «L'astronome n'a pas d'autres tâches que de trouver les lois des mouvements de chaque étoile, c'est sa raison d'être. » Et pourtant, ce sont les travaux de Bessel, un des plus grands spécialistes de la mécanique et de l'astronomie de position, qui conduisirent à des découvertes qui sti- mulent encore aujourd'hui de nombreux secteurs de la recherche astro- physique contemporaine.
Nous avons déjà signalé que Bessel, le premier, avait réussi à détermi- ner, en 1838, la distance d'une des étoiles proches. En 1844 il soupçonna la présence d'un compagnon invisible de l'étoile Sirius à partir de l'analyse des mouvements extrêmement petits que présentait cette étoile. Cette ét0ile compagnon a été effectivement découverte en 1861. Elle est 10 000 fois moins brillante que Sirius. La densité de sa matière est 100 000 fois plu élevée que celle du Soleil; elle est à peine plu grande que la Terre, elle a une température trois fois plus éle ée que celle du Soleil et un champ de gravitation 100 000 fois plus élevé que celui que nous subissons à la surface de la Terre. Les astres ayant de telles propriétés ont été désignés par le nom de «naines blanches» et ils sont, bien que rarement visibles, extrême- ment nombreux. Ces objets cosmiques imposent des états de la matière que Chandrasekhar, un des plus célèbres théoriciens de l'astrophysique, commença à décrire entre 1930 et 1935 en faisant appel à la mécanique quantique de Heisenberg, née en 1924, et à la relativité générale d'Einstein, née en 1915. La compréhènsion du fonctionnement de telles étoiles pose encore tellement de problèmes que plus de deux cents articles par an tentent d'en donner quelques solutions.
Dans les lignes qui précèdent nous avons essayé de décrire l'état de la pensée scientifique qui a dominé entre 1772, date de la création de !'Observatoire, jusqu'à 1857, date de naissance de l'analyse spectrale dans les laboratoires de Kirchhoff et Bunsen, découverte qui conduira à la détermination de la composition chimique des a;Stres. Sur le plan techni- que, un progrès décisif, qui persistera pendant plus d'un siècle, a été réalisé par Bond qui, grâce à l'invention des émulsions au bromure d'argent en 1860, substitua progressivement le récepteur photographique à l' œil de l'astronome. Durant cette période 1772-1860, les responsables successifs de !'Observatoire ont chaque fois su s'adapter à l'évolution des recherches en astronomie et accomplir au mieux les travaux que la communauté scientifique attendait à chaque époque. Souvent ils ont compris l'intérêt à long terme d'une orientation naissante et effectué très rapidement les
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adaptations nécessaire dans l'équipement et l'organisation de l'institution.
Nou allons en donner quelque exemples en décrivant l'activité de !'Ob- servatoire de G nève durant cette pé1iode exceptionnelle de l'hi taire des sciences.
Jacques-André Mallet et ses collaborateurs
Mallet, astronome bien adapté aux conditions de son temps, a su introduire à !'Observatoire les instruments modernes de l'époque: lunette méridienne, lunette achromatique de Dollond, pendule Le Paute. Avec ces instruments, Mallet et ses collaborateurs, Jean Trembley (1749-1811) et Marc-Auguste Pictet (1752-1825) (qui lui succédera en 1786), observe- ront les éclip es de Soleil, de Lune et des satellites de Jupiter, les occulta- tions d'étoile , les mouvements de planètes, les mouvements de la comète de 1779, les taches solaires. La coopération internationale était déjà active en astronomie et l'astronome français Lalande écrivait: «Chaque année Mallet m'envoyait un recueil d'observations sur les planètes, les satellites et les éclipses. Quand il y avait quelques observations importantes, dont je craignais que Le mauvais temps ne nous privât, je les lui recommandais de préférence. Dans les Mémoires de L'Académie de 1786, j'ai employé ses observations de Mercure; et dans ceux de 1787, il y a une conjonction de Vénus, pour laquelle j'avais écrit aux principaux astronomes d'Europe, et il était du nombre. Il avait été élu, en 1772, correspondant de l'Académie et personne ne s'acquitta.it mieux de ce devoir, qui était fort mal rempli par la_plupart de nos correspondants en titre. Mallet était un correspondant efjectif, assidu et sur lequel on pouvait compter.» Cet extrait est emprunté à ]'ou rage, actuellement épuisé, L'Observatoire de Genève 1772-1830- 1930 (vol. 2 de la Série A des publications de !'Observatoire de Genève) publié par Raoul Gautier et Georges Tiercy. Les deux auteurs ont été l'un et l'autre directeurs de !'Observatoire de Genève, Raoul Gautier de 1889 à 1927 et Georges Tiercy de 1927 à 1955. Il est difficile de trouver une meilleure source d'information sur l'histoire de !'Observatoire avant 1927, Raoul Gautier ayant accès à des archives familiales qui remontent jusqu'à 1819. En effet, son père, Emile Gautier (1811-1891), était directeur de
!'Observatoire de 1883 à 1889, ainsi que son grand-oncle, Jean Alfred Gautier (1793-1881), de 1819 à 1839.
....
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FIGURE 6: Diplôme de. C.atherine II de )~ussie à Jacques-André Mallet, signé par Euler:
«Sere111ss1mae de Potent1ss1mae Imperatnc1s Cathannae Secundae Augustae totius Russiae Rutocratoris», 1776. MHS.
L'ASTRONOMIE
La chronométrie et la météorologie, Marc-Auguste Pictet
71
Marc-Auguste Pictet, que nous avons déjà cité, succéda à Mallet comme directeur de !'Observatoire en 1790, charge qu'il conserva jusqu'en 1819. Bien que plutôt physicien (il succéda à Horace-Benedict de Saussure dans la chaire de philosophie à l'Académie, chaire où il enseignait alterna- tivement la philosophie et la physique), il reprit aussi en 1790 l'enseigne- ment d'astronomie donné par Mallet. Ses qualités de physicien l'ont conduit, tout en poursuivant les observations astronomiques mises en route par Mallet, à développer la chronométrie et la météorologie. Il créa en 1790 les premiers concours de chronométrie de l'Observatoire. Après quelques interruptions, ce concours fut inscrit dans le règlement qui fixe en 1835 les buts et activités de ]'Observatoire (il est dit expressément
«!'Observatoire doit contribuer au progrès de la haute horlogerie ») et dès 1842, durant cent vingt-cinq ans, ce fut une des activités les plus importan- tes de !'Observatoire que de développer des techniques de contrôle des chronomètres construits non seulement par les industries genevoises, mais aussi suisses et étrangères. Grâce aux résultats obtenus dans ce concours, les chronomètres genevois ont acquis une réputation internationale de précision.
Nous avons déjà signalé que, peu avant son exécution par les révolu- tionnaires français, Lavoisier estimait nécessaire de mettre en place un réseau de stations météorologiques afin de réunir des données objectives sur le climat, ses changements, et peut-être de découvrir des méthodes de prévision du temps. A la station météorologique créée dès 1774 à !'Obser- vatoire, M.-A. Pictet ajouta, en 1817, la station météorologique du Grand- Saint-Bernard. Cette station, desservie par les religieux du Grand-Saint- Bernard, a permis la réalisation d'une longue série homogène de mesures météorologiques étendues sur cent huit ans. Avant les transmissions des données météorologiques par télégraphe d'abord, par satellite aujourd'hui, la régularité d'observations précises, l'utilisation d'instruments bien entre- tenus et réglés, la compilation dans des registres bien tenus étaient les conditions à remplir en de nombreux endroits à la surface de la Terre pour assurer le succès de tout effort de compréhension des phénomènes atmos- phériques. Encore maintenant ces anciennes séries d'observations sont réanalysées à la lumière des modèles des nouvelles structures que les satellites nous donnent de l'atmosphère terrestre. Ces vieilles observations
·servent de test, aujourd'hui, à nos modèles qui ne peuvent valablement prédire le climat futur que s'ils expliquent aussi celui du passé.
72 MARCEL GOLA Y
Le deuxième Observatoire (1830-1966 ), Jean Alfred Gautier
En 1819, Jean Alfred Gautier (1793-1881) succède à Marc-Auguste Pictet à la direction de l'Observatoire. Il avait été en contact avec les plus grands mathématiciens de son temps, Lagrange, Legendre, Poisson, Laplace, et John Herschel (1792-1871), fils de William (1738-1822) que nous avons abondamment cité dans les lignes précédentes. Donnons donc aussi quelques informations sur John Herschel qui continua brillamment l'œuvre de son père, découvrit de nombreuses étoiles doubles, établit un des premiers catalogues de «nébuleuses» et qui fut le premier à considérer les nuages de Magellan comme une concentration d'étoiles et de gaz dont il fit la première carte; et il se rendit surtout compte, entre 1834 et 1838, lors d'un séjour au Cap, combien la Voie Lactée était différente dans le ciel sud, ce qui relança l'intérêt pour cette extraordinaire concentration d'étoiles. Intérêt qui a conduit, il y a vingt-cinq ans, à la création au Chili de }'Observatoire européen du ciel sud, ESO. L'immense importance des
FIGURE 7. L'Observatoire de 1830. Extrait du livre de R. Gautier et G. Tiercy (voir bibliographie).
L'ASTRONOMIE 73
recherches dans le ciel sud, où se trouvent le centre de notre Galaxie et les nuages de Magellan (notre galaxie satellite), a conduit la Suisse à devenir
rr:em~re de cette orga~isation. et !'Observatoire de Genève (en plus de sa situat10n de membre), a y avoir sa propre coupole et son propre télescope.
Les contacts de
J.
A. Gautier avec ces savants lui ont donc permis à son retour à Genève, après avoir présenté à Paris une brillante thèse de mécanique céleste, de se rendre compte que !'Observatoire devait être modernisé et adapté aux besoins de l'astronomie moderne. Dès 1827 il montrait ~ux autorités de l'époque la nécessité de disposer d'un nouvel observatoire capable de donner l'heure avec précision aux horlogers gene- vois et d'avoir du personnel qualifié pour assurer le service de diversins~ruments astronomiques, c'est-à-dire: lunette équatoriale pour l'obser- vat10n des mouvements des planètes et de leurs satellites, lunette méri- dienne pour déterminer l'heure et les positions des étoiles. Il réussit à convaincre les autorités, et dès 1830 l'ingénieur cantonal G. H. Dufour, futur général Dufour, dirigeait la construction d'un nouvel observatoire situé à l'emplacement actuel de la promenade de l'Observatoire face au
Musé~ d'art et d'histoire. Gravement atteint dans sa santé,
J.
A. Gautier se retira en 1839 et en confia la direction à son élève, Emile Plantamour(~81_5-1~82). Il re~ta c_ependai:t en contact étroit avec ses collègues. C'est amsi qu en 1852, t! pnt conmussance des travaux de Rudolf Wolf (publiés en 1851) et de Lamont. Le premier auteur mettait en évidence que Je nombre et l'intensité des tache solaires variaient périodiquement avec une
pé~iodicité ~oy::ine de 111/ 8 années, mais avec parfois des irrégularités qm font vaner 1 mtervalle entre deux maxima solaires de 7 à 17 ans. Le second, Lamont, en 1851, à Munich, découvrait que l'intensité du champ magnétique terrestre variait avec une période voisine de 10 ans; les aurores
boré~es avaient aussi une imen ité variant avec la même période.
J.
A.Gauner fut frappé par ces résultats et la similitude de comportement de ces phénomène . Il mit en évidence le parallélisme de 1 activité solaire et
?e
~'activité magnétique à la surface de la Terre. Avec une grande intuition il signala que ~e rapp_rochement entre l'activité solaire et le magnétisme terrestre devrait ouvnr des champs de recherches encore insoupçonnés.Ces l?hénomènes et ce par~llélisme se sont révélés si important qu'ils constituent encore un part importante des recherches spatiales contempo- raine . Ils mettent en évidence combien de nombreux phénomènes à la surface de la Terre et dans l'espace interplanétaire dépendent de l'activité solaire. Les récentes photo<1raphie de la comète de Halley prise tant au sol que dans l'espace montrent clairement les déformations rapides de la queue sous l'action du vent solaire, qui lui-même résulte directement de l'activité solaire.
74 MARCEL GOLAY
Extension des activités de !'Observatoire, Emile Plantamour
Avec Emile Plantamour commence une magnifique période scientifi- que pour ]'Observatoire qu'il dirigea de 1839 à 1 82, oit durant quarante- trois ans. Il a eu la chance de travailler avec des avant remarquables ou de bénéficier de leurs conseils. Il a été a sistant d'Arago à l'Ob e1-vatoire de PaJ·is · il fut reçu par Humboldt en 1837 et par Enke. Enfin, il travailla avec Bessel à E ônigsberg durant la période la plus fructueu e de la vie de ce avant. Plantamour était auprès de Bessel lorsque celui-ci détermina la première distance d'une étoile (61 Cygne), résultat qu'il devait au perfec- tionnement des méthodes de mesure des positions de étoiles, particulière- ment des positions relatives des étoiles doubles. Durant cette même pério- de, Bessel e saya d'interpréter en supposant une force répulsive engendrée par le Soleil, les changements de forme de la queue de la comète de Hall y qui passa près de la Tene en 1835. Rappelon que ce phénomène a été panîculièremem étudié ur le image prçduite par la sonde Giotto lors du récent passage en 1986 de cette comète. Chacun a pu ob erver dans les images télévisées l'action de cette fo rce répulsive imaginée (sans l'expliquer) par Bessel cent cinquante ans plus tôt.
En 1839, en revenant vers Genève Plamamour 'initia au magnétisme terrestre auprès de Gauss (1777-1855). Nou retrouverons l'influence de tautes ces fortes per annalités sur la carrière cientifique de Plantamour.
C'est ainsi que dès 1841 il équipe !'Observatoire d'un che1·cheur de comète, et à partir de 1842 il commence la p.lu longue érie e 1 Suisse d 'obse1·vacion du champ magnétique. En 1841, il entreprit aus i un vaste programme de détermination de posiûons d•étoil.es et à cette occasion améliora l'instru- ment méridien qui restera en ervice jusqu'en 1950. Un tel programme a été celu i de tous les observat0ires actifs au XIXe siècle· il ne s'est jamais ralenti. Il e poursuit maintenant dans des centres spécialisés et avec d s engins spatiaux. Jusqu'en 1970, la rotation de la Terre mesurée par l'inter- valle de temps entre deux passages ucce ifs d'une même étoile au foyer de la Ill nette méridienne (défini ci.on du jour dit { idéral») a permis de mettre nos montres à l'heure et de contrôler leur préci ion. Puis les instruments de me ure de l'heure sont devenus tellement précis que le passages des étoiles au foyer de la lunette méridienne permettent au- jourd'hui d'analyser les irrégularités de la rotation de la Terre. Grâce aux mesures méridiennes faites depuis 1820, il a été possible de montrer, ces dernières années, que la Terre ralentissait, sous l'action des marées de 2 millisecondes par siècle. De plus, elle subit des variation de 4 à 5 milli-
L'ASTRONOMIE 75
FIGURE 8. Le cercle méridien de 1831, photographié après les améliorations apportées en 1894. OBS .
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condes en plus ou en moins par 20 ou 30 ans, produites par des échanges de moment angulaire entre son noyau fluide et son manteau.
Lors de la détermination des positions des étoiles intervient la connais- sance précise de la position de la lunette ou du télescope à la surface de la Terre. Plantamour, avec ses collaborateurs, détermina en 1843 et 1844 la latitude du nouvel observatoire. Plus tard, en 1861, il réalisa la première application en Suisse de la mesure des différences de longitudes à l'aide des signaux télégraphiques transmis d'un observatoire à l'a~t~e au moment du passage d'une même étoile successivement dans le ménd1en de chaque observatoire. La différence des heures de passage est égale à la différence des longitudes. Il réalisa cette expérience plus de dix fois pour mesurer les différences de longitudes entre des stations suisses et européennes. Durant tout le XIXe siècle de nombreux observatoires participèrent à des détermi- nations de coordonnées géographiques. Tout, à la surface de la Terre, devait être situé avec précision: villes, sommets de montagnes. Toute la surface de la Terre devait être mesurée, sa forme déterminée en tout lieu.
En France un corps d'ingénieurs géographes s'attacha à ce travail dès 1817 et ne l'acheva qu'en 1880. Il utilisa pour référence un méridien passant par Paris, défini de 1792 à 1798 par Delambre et Méchain. Ce méridien de référence a été corrigé en 1817, puis de nouveau de 1870 à 1900. Ces dat~s montrent combien ce travail de détermination des coordonnées géographi- ques était difficile au XIXe siècle. Plantamour, élève de Bessel, était donc particulièrement qualifié pour avoir des responsabilités importantes dès 1862 dans la commission géodésique suisse chargée de ce travail sur notre territoire. Un point à la surface de la Terre doit être situé non seulement en longitude et latitude, mais aussi en altitude par rapport à une surface de référence. Cette opération dite de «nivellement» a pour objet de déc~ire le relief topographique. Plantamour s'attacha à ce travail en collaborat10n avec son collègue A. Hirsch, directeur de }'Observatoire de Neuchâtel de 1864 à 1882. Au moment de son décès ce travail était pratiquement achevé.
La même opération de nivellement s'est réalisée en France de 1850 à 1870.
Nous voyons donc que Plantamour a toujours eu une activité scientifique en accord avec les besoins fondamentaux de son .temps. Signalons qu'au- jourd'hui encore, mais avec des lasers et des satellites, se poursuivent intensément ces mesures de coordonnées géographiques. Mais la précision obtenue dans la position d'un repère est de l'ordre du centimètre et permet de mesurer les mouvements des plaques continentales et océaniques.
Plamamour a été aussi et surtout un météorologue. D'une part, il organisa, dès 1836, des observations météorologiques rigoureuses et publia deux mémoires: «Le climat de Genève» en 1862 et «Nouvelles études sur le climat de Genève » en 1876. Ces deux documents doivent avoir conservé
L'ASTRONOMIE 77
FIGURE 9. L'équatorial de Gambey de 1831. Extrait du livre de R. Gautier et G. Tiercy (voir bibliographie).
une grande valeur pour les spécialistes du climat, car !'Observatoire reçoit souvent des demandes d'instituts étrangers pour ces ouvrages malheureu- sement épuisés.
L'Observatoire de 1830 avait aussi pour mission, non seulement d'établir l'heure exacte, mais de contrôler la bonne marche des chronomè- tres déposés par les fabricants genevoi . En 1874 Plantaroour établit un règlement de contrôle qui soumet chaque chronometre à une série d'épreu- ves ayant pour but de mettre en évidence ses qualités et défauts, par exemple avance ou retard aux changements de position ou de température.
Le règlement conçu par Plantamour a été adopté par les centre de Tedding- ton en Angleterre et de Besançon en France. Avec quelques adaptations pour tenir compte de J>évolution technologique, il a été appliqué jusqu'en 1966 où l'arrivée des chronomètres à quartz aux petformances extraordinaires lui enlevèrent a raison d'être.
En 1879, Plantamour était conscient que !'Observatoire ne pouvait poursuivre des recherche astronomiques que s'il était équipé d'une lunette ou d'un téle cope puissant. Il a donc fait con truite, à ses frais, un
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FIGURE 10. Coupe de la tour de l'équa- torial Plantamour en 1880. Extrait de
«Recherches sur Samrne», par Wilhelm Meyer; Mémoires de la Société de physi- que et d'histoire naturelle d.e Geneve;
tome 29, N° 1; 1884.
équatorial équipé d'un objectif de Merz de 27 cm, ainsi que la coupole qui devait l'abriter. Cet instrument a été utilisé pour de nombreuses recherches jusqu'en 1960.
La planète Neptune et l'astronomie physique, Emile Gautier
Plantamour décéda en 1882 et il fut remplacé par Charles Cellerier (1818-1889) pour l'enseignement de l'astronomie à l'Un~versité et ~ar Emile Gautier (1822-1891) comme directeur de l'Observatoll"e. Ce de:mer avait plus de 60 ans lorsqu'il en prit la directic;>r.1· ~a plu~ grande partie de sa carriere s'est écoulée comme mstructeur m1htaU"e puis comme colonel à l'état-major général. Cependant, malgré sa bri.Uante carri~re militaire, il ne perdit pas contact avec la recherche astrononuque, domame dans lequel il excella dès 1837, ce qui incita Plantarnour à le recommander aux grands astronomes de son temps. Il a eu la chan.ce d'être étroitement mêlé à la découverte de Neptune par Le Verrier en 1846. En effet, durant son séjour
L'ASTRONOMIE 79
à l'Observatoire de Paris en 1846, il est remarqué par Le Verrier qui se l'attache comme aide particulier et lui confie de refaire, à titre de contrôle tous les calculs su· les perturbations subies par Uranu . Ceci le conduisit à prévoir les positions de la planète Neptune jusque-là non détectée. Ayant été ainsi soumis durant un an à une rigoureuse discipline scientifique, il rentra à Genève et présenta avec succès sa thèse Essai sur la théorie des perturbations des comètes. Il calcula alors les orbites de la comète Colla et de la petite planète Metis. Citons ici la lettre où Le Verrier félicite son élève du succès de la présentation de sa thèse (allusion en parlant de
«bulletin. du triomphe») et annonce aussi la découverte de Neptune par l'astronome Galle à Berlin: «Paris, le Jur octobre 1846. j'ai reç,,t deux lettres en revenant de la campagne; la vôtre d'abord qui me laisse attendre le bulletin du t>iomphe, une seconde ensuite dont je veux vous faire part.
j'avais envoyé à M. Galle à Berlin la position de ma planète pour qu'il la cherchât. M. Galle a eu confiance, et s'est mis à l'œuvre. Quelques heures seulement après, suivant la lettre qu'il m'écrit, il a aperçu l'objet. Le lendemain il a constaté son mouvement propre, et décidé ainsi que c'était
FIGURE 11. L'Observatoire en 1885, vu du sud. Extrait du livre de R. Gautier et G. Tiercy (voir bibliographie).
1
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bien ma planète. Il m'en a envoyé la position exacte qui diffère de moins d'un degré de la position que j'avais assignée. Elle a trois secondes de diamètre apparent comme je l'avais dit. _
Si vous désirez la voir à Genève, vous le pouvez facilement (elle brille comme une é~oile de Be grandeur!) au moyen des observations de Galle que
;e vous envoie.
T.M. Berlin AR Déci. australe
Sept. 23 12h Qm 15s 328° 19' 16".0 13° 24' 8".2 Sept. 24 Bh 54m 40s 328° 18' 14".3 13° 24' 29".7
Le Bureau des Longitudes a choisi le nom de Neptune, repoussant le nom de Janus, qui est faux, parce que nous n'avons aucune idée de croire que cette nouvelle planète soit la dernière du système solaire.
Malgré sa carrière militaire, E. Gautier calcula en 1852 les éléments de la comète Mauvais. Ce fut sa dernière contribution à la mécanique céleste. Il découvrit en 1860 l'astronomie physique et en pressentit l'im- mense importance dans l'avenir. C'est à cette date que l'astronomie physi- que, future astrophy ique, pénétra à l'Ob ervatoire de Genève. Quels événements en 1860 allaient donner à l'a tronomie une orientation nouvel- le? Revenons un peu en arrière. A cause des énormes difficultés que les astronomes rencontraient à déterminer, avec précision, la position des astres et à calculer les orbites des planètes, comètes et satellites, ils ont accordé peu d'attention au Soleil. Or, en 1842, une éclipse totale de Soleil fut visible du ud de la France et du nord de l'Italie, région facilement accessible aux astronomes européens et où se trouvent déjà de nombreux observatoires. Pour un lieu donné un tel phénomène est rare, environ une fois en 360 ans. C'était donc une chance exceptionnelle d'observer un tel phénomène dans des contrées techniquement très avancées. Pour la pre- mière fois les astronomes s'intéressaient vraiment aux phénomènes lumi- neux qui entouraient le di que noir produit par la Lune éclip am le Soleil.
Ce phénomème est un des plu extraordinaires auquel l'homme puisse assister. Une immense couronne blanchâtre, irrégulière, entoure le disque noir dont le bord est marqué par une zone rouge, la chromosphère, d'où s'échappent des flammes de couleur rose ou fleur de pêcher, les «protubé- rances>» formidables jets de gaz pouvant s'éloigner du oleil à des centaines de milliers de kilomètres. Ces apparences, lors des éclipses précédentes en 1239, 1560, 1605, 1652, 1706, 1724, 1733, 1766, avaient été interprétées comme un phénomène qui se produit soit dans l'atmo phère de la Terre, ou encore dans l'atmosphère (supposée) de la Lune, soit une imple illu ion d'optique. Il faut signaler que ce phénomène n'est pas facile à analyser car la durée de la totalité varie d'une éclipse à l'autre de quelque secondes
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à 7 minutes. L'éclip e de 1842 ayant attiré l'attention des a tronomes, ils furent prêts à étudier celle de 1 51, obser able en Suède. Cependant, la courte duré du phénomène doru1a lieu à des de cription contradictoires.
La démon tration de Bessel sur l'ab ence d'atmosphère de la Lune était alors bien connue et l opinion que les protubérances appartenaient à l'atmosphère du Soleil commençait à se répandre.En 1860, lorsque Le Verrier demanda à Emile Gautier de l'accompagner pour ob erver une nouvelle éclipse totale, le doute parais ait encore fréquent ainsi que le prouve l'extrait d'un article publié par Gautier à ·son retour: «Nous
3 h 36 m 4 h 15 m
FIGURE 12 . Tran formation d'une protubérance solaire bservée à Genève le 11 avrü 1872. Extrair du « lésumé d'ob crvations pectr scopiques du Soleil» par Emile Gautier, lu à la énnce de la ociétéde physique etd'hisroire naturelle, le 5février1874. OBS.
