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Astronomie populaire (Arago)/XXI/11

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GIDE et J. BAUDRY (Tome 3p. 411-424).

CHAPITRE XI

montagnes lunaires


Les premières notions exactes que les hommes aient acquises sur la constitution physique de la Lune, datent des observations de Galilée. Ce n’est pas que les anciens n’eussent, à ce sujet, donné cours à leur imagination, mais ils n’avaient produit que de simples conjectures, le plus souvent sans aucun appui solide.

Anaxagore, au rapport de Diogène Laerce, prétendait que la Lune a des montagnes, des vallées et des habitants.

Ajoutons que l’auteur des Vers orphiques soutenait qu’il existe dans notre satellite des villes considérables ; il parle même de palais.

S’il en faut croire Achille Tatius, qui vivait 300 ans avant notre ère, des philosophes plus anciens que lui avaient formé la Lune d’un fragment du Soleil : d’autres la considéraient comme le résultat des exhalaisons terrestres, comme une réunion de miroirs qui nous réfléchissaient la lumière du Soleil sous divers angles. L’opinion que le Lion de Némée vivait primitivement sur la Lune et qu’il tomba de cet astre sur la Terre, eut aussi ses partisans.

Cléarque, contemporain et disciple d’Aristote, disait, d’après le témoignage de Plutarque, que la Lune était « Le plus beau, le plus net mirouer en polissure unie et en lustre qui fût au monde ». Il prétendait aussi que « les images et figures de la grande mer océane apparaissaient en la Lune comme en un mirouer ». (Plutarque d’Amyot.)

Mais c’est assez nous appesantir sur de pareilles rêveries ; venons aux observations que Galilée fit le premier avec le secours des lunettes.

Dès l’année 1610, ce grand philosophe vit sur la Lune des phénomènes qui ne pouvaient être expliqués qu’en supposant qu’il existait sur cet astre des montagnes d’une très-grande hauteur et d’immenses cavités, la plupart circulaires, dont le fond était considérablement déprimé au-dessous de la surface générale de l’astre. Galilée ne se contenta pas de cet aperçu ; il appliqua les principes d’une sévère géométrie à la mesure de la hauteur des montagnes, et à celle de la profondeur des cavités. Ses résultats contrarièrent beaucoup les séides des principes professés par Aristote, mais des observations ultérieures n’ont fait que les confirmer.

Selon Galilée, les points lumineux détachés qu’on aperçoit sur la Lune sont quelquefois éloignés de la partie entièrement éclairée d’un vingtième du diamètre du disque ; cette évaluation d’un vingtième donne pour les montagnes lunaires une hauteur d’environ 8 800 mètres.

Hévélius, qui se consacra aux recherches sélénographiques avec tant de zèle et de constance, réduisit les limites dont nous venons de parler à un 26me. Les plus grandes hauteurs de montagnes, suivant l’astronome de Danzig, étaient un tant soit peu supérieures à 5 200 mètres.

Riccioli n’admit pas la réduction faite par Hévélius. Loin de là, il augmenta les déterminations de Galilée. Ses observations calculées par Keill, donnaient à la montagne de Sainte-Catherine une hauteur de plus de 14 000 mètres. La question en était à ce point lorsque Herschel l’aborda en 1780.

Après avoir substitué une méthode exacte de calcul à celle dont Hévélius faisait usage et qui n’était rigoureuse que deux fois par mois seulement (les jours de la première et de la seconde quadrature), Herschel se livra à la mesure des montagnes lunaires, à l’aide d’un télescope de 1m,80 de foyer. Galilée, Riccioli, etc., s’étaient énormément trompés ; pour avoir accordé trop de confiance à de simples évaluations ; Herschel s’attacha à bannir toute estime de ses déterminations : les distances d’où les hauteurs devaient être conclues, furent toutes mesurées au micromètre. Voici un exposé succinct de la méthode d’Hévélius, perfectionnée par Herschel.

Si le corps de la Lune était exempt d’aspérités, s’il pouvait être assimilé à une sphère parfaitement lisse, la ligne de séparation d’ombre et de lumière, vue de la Terre, serait toujours mathématiquement, soit une ellipse, soit une ligne droite. Mais il n’en est pas ainsi, On voit, en effet, des points lumineux détachés de la ligne de lumière continue, à laquelle, sans conteste, on doit donner la qualification de ligne de séparation d’ombre et de lumière, ou ligne terminatrice de la phase. L’origine de ces points lumineux est très-facile à trouver. Des rayons lumineux, provenant du Soleil, et situés légèrement au-dessus de ceux qui ont déterminé les limites de la phase, des rayons qui auraient été se perdre dans l’espace, sont arrêtés dans leur course par quelques sommets de montagne, situés sur leur trajet, au-dessus du niveau de la région où la phase s’était terminée. Ces sommets, s’il m’est permis de m’exprimer ainsi, se trouvent éclairés à cause de leur élévation avant que leur tour soit venu, puisque la région comprise entre le pied de ces montagnes et l’un des bords de la phase restent dans l’obscurité.

En mesurant l’intervalle obscur compris entre ces points lumineux et la partie lumineuse de la phase la plus voisine, on parvient à déterminer leur hauteur. On se sert aussi pour arriver au même résultat de la longueur de l’ombre portée, et dans le cas où il s’agit de déterminer la profondeur d’une cavité, c’est cette dernière méthode de la longueur des ombres à laquelle on peut avoir recours. C’est la méthode dont se sont servis MM. Beer et Meedler pour la construction de leur belle carte dont nous parlerons plus loin.

Le jour du premier ou du dernier quartier, faisons passer un plan par le centre de la Lune et le rayon solaire qui a éclairé une de ces sommités isolées, plus ou moins distantes de la ligne droitè lumineuse qui termine la phase. Soit ADEF (fig. 295) la section faite dans le globe lunaire par ce plan. Le rayon solaire qui détermine la limite extrême de la portion éclairée sera tangent en A à ce cercle. Le rayon solaire qui va éclairer le point isolé B peut être considéré comme le prolongement mathématique du rayon SA, S représentant la position du Soleil.

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Fig. 295. — Détermination de la hauteur d’une montagne de la Lune.

Dans le triangle BAC, l’angle en A est droit, puisque dans le cercle la tangente est toujours perpendiculaire au rayon qui aboutit au point de contact. Le rayon AC est la valeur du demi-diamètre de la Lune, la longueur de BA peut être trouvée en parties du même micromètre qui a servi à la détermination de AC. Le triangle BAC étant un triangle rectangle en A, le carré de l’hypoténuse BC sera égal à la somme des carrés de AB et de AC. Lorsque à l’aide de cette proposition, la valeur du côté BC aura été obtenue, on en déduira, par une simple soustraction, la valeur de la hauteur BD.

Il faut remarquer que BD sera donné par ce calcul en parties du micromètre qui a servi à déterminer le diamètre de la Lune, et par conséquent, la valeur de CA.

Quand CA ou le rayon de la Lune sera connu en mètres ou en lieues, on en déduira donc par une partie proportionnelle, en mètres ou en lieues, la valeur de DB, ou la hauteur du point B au-dessus de la courbe circulaire ayant C pour centre et CA pour rayon, en un mot au-dessus de la ligne de niveau du point A.

Si l’on faisait la même série d’observations et de calculs à une époque différente de celle que nous avons choisie, à une époque où l’intervalle AB n’est pas vu perpendiculairement, il faudrait ramener la ligne AB à ce qu’elle serait, si elle se présentait à l’observateur dans la position perpendiculaire, afin de pouvoir considérer le triangle BAC comme un triangle rectangle. La méthode n’aurait besoin que de cette modification pour être applicable à tous les cas.

Je vais maintenant passer à la discussion des résultats obtenus ; pour se retrouver dans les lieux lunaires que je vais avoir à citer, on devra se reporter aux renseignements que je donne plus loin (chap. xx) sur la topographie de la Lune, et à la carte de la Lune qui les accompagne (fig. 296).

La hauteur maximum, trouvée par Herschel, est celle du mont Sacer ; elle ne se monte qu’à 2 800 mètres. Deux autres mesures, celles du mont Sinope, et d’une montagne située au sud-est du disque apparent, donnèrent environ 2 400 mètres. Tout le reste était considérablement plus faible.

Herschel tira de ses observations la conséquence qu’à un petit nombre d’exceptions près, la hauteur des montagnes de la Lune ne dépasse pas 800 mètres. Les études sélénographiques les plus récentes sont contraires à cette conclusion. Il ne sera pas difficile de le prouver. Qu’on me permette auparavant de remarquer combien le résultat hasardé d’Herschel est en désaccord avec la tendance à l’extraordinaire, au gigantesque, dont on a prétendu, bien légèrement, faire le trait caractéristique de cet illustre astronome.

Dans la table hypsométrique que MM. Beer et Mædler ont donnée, sur 1 095 hauteurs mesurées, de montagnes de la Lune, il y en a six au-dessus de 5 800 mètres, et vingt-deux au-dessus de 4 800 mètres (4 813 est, comme nous l’avons vu (liv. xx, chap. xv), la hauteur du mont Blanc au-dessus de la mer). Voici les élévations de quelques-unes des principales montagnes lunaires :

Dœrfel 
7 603 mètres.
Newton 
7 264
Casatus 
6 956
Curtius 
6 769
Calippus 
6 216
Tycho 
6 151
Huygens 
5 550

Newton, Casatus, Calippus, Tycho, sont des cratères annulaires. Les nombres que je viens de citer expriment les hauteurs de certains points de l’enceinte, au-dessus du niveau de la cavité intérieure. Rien ne dit que le niveau de ces cavités n’est pas fort au-dessous du niveau général de la Lune. Les hauteurs extraordinaires, placées en regard de ces noms, ne pourraient donc être comparées à celles de la Terre que sous des restrictions commandées par l’observation que je viens de faire. Je me hâte donc de remarquer que le pic de la chaîne des monts Dœrfel est situé près du pôle sud de notre satellite, et que sa hauteur a été rapportée aux plaines voisines ; que Leibnitz, appartenant à une chaîne voisine, est aussi un pic, et que sa hauteur, prise également sur les plaines, surpasse probablement celle de Dœrfel, mais d’une quantité qu’on n’a pas pu déterminer exactement, à cause de la position défavorable de cette montagne, très-près du bord de la Lune ; enfin, j’ajoute que Huygens est un troisième pic qui appartient aux Apennins lunaires. Tout ce qu’on avait dit anciennement des hauteurs des montagnes de la Lune se trouve ainsi confirmé.

Le travail important de MM. Beer et Maedler a mis de nouveau, dans tout son jour, le mérite éminent du célèbre astronome de Danzig. Il est remarquable que, grâce au zèle et à l’exactitude d’Hévélius, on ait connu la hauteur des montagnes de la Lune beaucoup plus tôt que la hauteur des montagnes de la Terre.

Dès qu’on jette un coup d’œil sur la surface de la Lune, on est frappé de la forme circulaire de ses vallées, à tel point qu’il n’est personne qui ne les appelle incontinent des cratères.

Les caractères de nos terrains volcaniques sont fortement empreints dans toutes les régions de la Lune. On n’a qu’à comparer les cartes de cet astre, avec celles de certaines parties de la Terre : avec la carte du Vésuve, avec les cartes de champs phlégréens de l’Auvergne, etc., et la ressemblance paraîtra frappante à tout le monde. Les pitons isolés qu’on aperçoit au centre des grands cratères de la Lune, comme, par exemple, au centre de Tycho, se retrouvent aussi sur notre globe.

Kepler, frappé du nombre et de la régularité des vallées circulaires, dont tout l’hémisphère de la Lune est couvert, imagina que ces cavités cratériformes étaient le résultat du travail des habitants de la Lune ; ces cavités, suivant lui, sont des refuges creusés tout exprès, où les sélénites échappent à l’action solaire, continuée sans intermittence pendant 15 fois 24 de nos heures. Là l’ombre des parois, sur le fond des cavités, doit offrir un abri facile et assuré.

Il est permis de douter que Kepler se fût arrêté à l’idée bizarre dont nous venons de parler, s’il avait connu les dimensions réelles de plusieurs des cratères lunaires, s’il eût su, par exemple, que Ptolémée a un diamètre de 45 lieues de 4 000 mètres, que le diamètre de Copernic est de 22 de ces mêmes lieues ; que celui de Tycho égale 20 lieues ; qu’on pourrait dans ce dernier cratère seul enfouir le Chimborazo, le mont Blanc et le pic de Ténériffe.

Le creusement de pareilles cavités lui aurait paru un travail gigantesque, même s’il avait su de son temps, comme nous le savons aujourd’hui, que les corps pèsent sur la Lune six fois moins que sur la Terre.

Schrœter s’est livré à une discussion minutieuse, des observations qu’il a faites des enceintes circulaires sur toutes les parties de la Lune. Il a trouvé que le fond de ces enceintes est non seulement situé notablement au dessous du rempart circulaire qui les entoure, mais encore au-dessous de la surface de niveau qui sert de base à ces remparts. Il a cherché également si le volume de la cavité, qu’on appelle proprement le cratère, est à peu près égale au volume du rempart circulaire qui l’entoure, implanté sur la surface générale du niveau de la Lune.

Voici les principaux résultats obtenus par Schrœter :


Cratère de Reinhotd.
Volume du cratère 
 74
Volume de l’enceinte 
 56
Différence 
 1/4

Cratère de Theaetetus.
Volume du cratère 
 12 3/4
Volume de l’enceinte 
 10 1/4
Différence 
 1/5e environ.

Cratère de Manilius.
Volume du cratère 
 15
Volume de l’enceinte 
 14 1/2
Différence 
 1/28e

Petit cratère à l’est de Thebit et de Purbach.
Volume du cratère 
 15
Volume de l’enceinte 
 14 3/4
Différence 
 1/60e

De là, Schrœter tira la conclusion que le cratère s’est formé en jetant de l’intérieur à l’extérieur, par une seule éruption, la matière qui est venue former le rempart circulaire qui l’entoure. Lorsque les éruptions ont été successives et multipliées, le rapport des volumes, entre la cavité du cratère et son rebord, a pu être altéré ; c’est ainsi que dans Euler le volume de la cavité est à peu près double du volume de l’enceinte, cependant Schrœter croit qu’il a dû y avoir çà et là des dénivellations produites par voie d’absorption, car on trouve des enfoncements irréguliers, sans qu’aucune enceinte élevée au-dessus du sol les entoure.

Les petits cratères, suivant l’astronome de Lilienthal, seraient plus modernes que les grands. Il croit même en avoir vu un se former pendant ses observations dans l’enceinte d’Hévélius.

Le cratère de Tycho se distingue des autres par des circonstances qui en font un type à part.

Des raies brillantes partent des bords de ce cirque, comme d’un centre commun, et se prolongent à des distances plus ou moins considérables.

Ces sillons brillent du même éclat que les bords et le centre du cratère. Il faut donc supposer qu’ils sont formés de la même matière.

Comme diverses circonstances ne permettent pas d’expliquer ces longues lignes lumineuses par des torrents de lave, on est obligé de les attribuer à des matières lancées de l’intérieur de la Lune à l’époque de la formation de Tycho.

Ce serait, qu’on me pardonne ce rapprochement, une série de blocs erratiques qui, en tombant sur la surface lunaire, auraient formé des lignes continues.

On peut faire de très-sérieuses objections contre une pareille explication de la longueur considérable des sillons lumineux, quoique sur la Lune la force de projection volcanique doive produire de plus grands effets, en raison de l’absence presque absolue d’une atmosphère, et de la faiblesse de la pesanteur à la surface de notre satellite.

Un observateur anglais, M. Nasmyth, s’est probablement plus approché de la vérité, en assimilant le phénomène offert par le cratère de Tycho et par les rayons divergents qui partent de ses bords, à ces cassures étoilées que présentent quelquefois les carreaux de vitre lorsqu’ils ont été frappés par une pierre de petite dimension, ou même par une balle de fusil.

La force de percussion provenant de l’intérieur de la Lune, à laquelle on peut attribuer la formation de Tycho, aurait ainsi produit à la surface compacte environnante de la Lune, les sillons en rayons divergents, à travers lesquels, la matière inférieure, très-réfléchissante, analogue à celle dont les parois et le fond du cratère sont formés, serait venue apparaître au jour.

MM. Beer et Mœdler, en s’occupant de ce même objet, ont adopté l’opinion, peu compromettante, que les rayons, brillants résultent de modifications dans la nature de la surface, produites par les mêmes causes qui ont soulevé des cratères.

Tout ce qui peut nous éclairer sur la manière dont le relief de la Lune a été formé est très-digne d’intérêt.

Il est des régions où l’on est parvenu à discerner des traces manifestes de stratification.

Schrœter rapporte que dans les grands creux, comme Clavius, Scheiner, Arzachel, Agrippa, surtout dans Copernic, on distingue des traces de plusieurs couches horizontales superposées.

Sir John Herschel nous apprend aussi qu’en se servant de puissants télescopes, il est parvenu à apercevoir, çà et là, des divisions semblables à celles qui, sur la Terre, marquent les dépôts successifs et superposés des matières volcaniques.

Pour expliquer comment notre satellite, en circulant autour de la Terre, nous présente toujours la même face, on a dû admettre que la Lune tourne sur elle-même dans le même temps qu’elle met à faire sa révolution autour de notre globe (chap. x). Ce mouvement de rotation comporte comme conséquence que l’ellipsoïde lunaire doit être allongé dans le sens de la ligne qui joint les centres des deux globes. Cet allongement du reste fort petit, a été regardé comme un effet de l’attraction continue de la Terre sur la Lune encore pâteuse ; de là, la recherche à laquelle divers cosmologues se sont livrés, sur la question de savoir si cette même attraction avait contribué, en quelque chose, à la formation des aspérités et des cavités dont la surface de notre satellite est recouverte. Le résultat de cette investigation a été décidément négatif.

Voici comment on peut raisonner, sans rien emprunter à la théorie.

On prouve par une observation immédiate, c’est-à-dire sans recourir à la discussion des phénomènes de mouvement, que les corps pèsent à la surface de la Lune, comme les corps terrestres à la surface de notre planète, et que, soulevée au-dessus du globe lunaire, une masse matérielle tomberait vers son centre. Je trouve consignée, à la date de 1667, dans la micrographie de Hooke, cette démonstration qui mérite d’être citée :

« Dans aucune des régions du globe lunaire, cependant si accidenté, on ne voit des parties surplombantes, comme cela aurait certainement lieu, si, sur notre satellite, la matière ne pesait pas. Les parties qui, à l’origine, ont pu se trouver hors de la verticale, sont tombées par l’action, longtemps continuée, de la pesanteur lunaire. » Considérons maintenant la région située au centre du disque apparent de la Lune ; là, les parties matérielles seront attirées, suivant la même ligne, mais en sens contraire, par la Lune et par la Terre. Aux bords du disque, l’action que la Lune exerce sur la matière, sera à peu près perpendiculaire à l’attraction de la Terre sur cette même matière. Il semble donc impossible que les effets combinés de ces attractions soient les mêmes au centre et aux bords ; si l’attraction de la Terre était entrée à l’origine pour quelque chose dans la formation des aspérités lunaires, le bord et le centre seraient différemment constitués, ce qui n’est pas.

Aucune action extérieure à la Lune n’a donc contribué à la production de son relief.