Astronomie populaire (Arago)/XXVII/15
CHAPITRE XV
passage des ombres sur le disque de la planète — taches des satellites — rotation de ces astres.
La première observation qu’on ait faite du passage de l’ombre d’un satellite sur le disque de Jupiter appartient à Dominique Cassini, et remonte à l’année 1664.
L’observation des taches ou permanentes ou momentanées, qui existent à la surface des satellites, observation qui n’est possible qu’à l’époque où ces petits astres se projettent sur le disque de Jupiter, paraît avoir été faite en Italie, pour le quatrième satellite, dès l’année 1665, par Dominique Cassini (Mémoires de l’Académie des sciences, de 1714). Elle ne remonte, d’une manière authentique, qu’à l’année 1677, et doit être attribuée à Cassini et à Rœmer. Depuis, cette observation a été souvent renouvelée, notamment par Maraldi, qui aperçut, en 1707, des taches appartenant au quatrième et au troisième satellite. On voit aussi des observations de taches de ces deux mêmes satellites, dans un Mémoire de Messier, publié en 1768, dans les Transactions philosophiques, et ensuite dans la Connaissance des temps de 1804. Les recueils de Schrœter intitulés Beiträge renferment des observations analogues. Ces observations prouvent qu’il y a identité entre la composition physique des satellites et celle de la planète autour de laquelle ils circulent.
Herschel présenta, en 1797, à la Société royale de Londres, les résultats des nombreuses observations qu’il avait faites sur les intensités et les grandeurs comparatives des satellites de Jupiter. Il résultait de ces observations que les intensités lumineuses des satellites sont très-variables et que les grandeurs apparentes de ces astres changent aussi beaucoup.
Les variations de grandeur et d’intensité prouvaient évidemment que les satellites sont parsemés de taches plus ou moins réfléchissantes et qu’ils tournent sur eux-mêmes.
En recourant à une opération graphique, en marquant sur les quatre orbites les places où, pendant une longue période, chaque satellite s’était montré à son maximum et à son minimum de grandeur, Herschel reconnut que ces phénomènes se reproduisent toujours vers les mêmes régions. Comme la Lune, les satellites de Jupiter tournent donc sur eux-mêmes dans un temps égal à celui qu’ils emploient à faire leur révolution autour de la planète.
Je ne saurais expliquer pourquoi, à l’occasion des taches des satellites aperçues pendant le passage de ces astres sur le globe de Jupiter, sir John Herschel ne cite que Schrœter et Harding : des observations de ce genre, comme on a vu, avaient été faites bien antérieurement.
Les taches des satellites n’ont jamais été aperçues lorsque ces petits astres sont en dehors de la planète, quelles qu’aient été la puissance et la perfection de l’instrument qu’on appliquait à cette observation ; elles se voient, au contraire, très-aisément, même quand les satellites parcourent une partie de leur orbite se projetant sur le disque de Jupiter. Ce phénomène est très-digne d’attention, car, ainsi que le dit Bailly : « Les taches sont les détails d’une surface ; or, il est assez étrange de distinguer les détails de choses dont l’ensemble échappe à la vue par la petitesse. » Malheureusement, après cette remarque très-juste, le célèbre auteur de l’Histoire de l’Astronomie se livre, pour expliquer le fait observé, à des considérations complétement inintelligibles. Voyons si nous ne pourrions pas le rattacher à des causes déjà étudiées et en déduire quelque chose d’utile.
Il est reconnu qu’un objet lumineux très-petit n’est jamais bien terminé, qu’il se présente comme une agglomération de lumière presque informe d’où partent des rayons divergents dans tous les sens et plus ou moins étendus. Par des causes dépendantes de la conformation de nos yeux et qui ne sont pas encore parfaitement analysées, ces rayons divergents disparaissent dans une lunette lorsque l’objet lumineux sous-tend un angle sensible ; c’est ainsi, pour citer la planète la plus brillante, que le bord de Vénus paraît bien terminé et sans aucune trace de rayons divergents qui seraient aperçus si l’on voyait isolément chacun des points de ce bord. Faisons maintenant une application de ces faits avérés au cas où l’on observe un satellite de Jupiter.
Le satellite paraît-il en dehors de la planète, son image sera confuse et entourée de rayons divergents qui se projetteront sur les taches, s’il en existe, et les rendront invisibles. Le satellite correspond-il à la planète, le disque de ce satellite se dessine nettement, quelque petit qu’il soit ; les rayons divergents disparaissent ; rien ne vient plus couvrir les taches noires, et dès lors elles deviennent apparentes par le contraste qui existe entre leur peu de lumière et celle des parties environnantes.
Si cette manière d’envisager le phénomène est fondée, nous en déduirons un moyen expérimental de démontrer l’existence des taches par une observation directe et dans des positions où jusqu’ici on n’avait pu constater leur présence que par voie d’induction.
Ce moyen, nous le trouverons dans l’emploi d’une lunette prismatique ou à double image. Supposons que le troisième satellite soit situé à l’orient du disque de Jupiter, la lunette prismatique fournira deux images de la planète et de son satellite : l’une dans sa position naturelle ; l’autre, provenant de la réfraction extraordinaire du cristal, se trouvera située à l’occident de la première, par exemple. Rien de plus aisé que de faire projeter la seconde image du troisième satellite sur le disque lumineux de la planète correspondant à la première image. Les causes de confusion dans l’image de ce satellite auront, dès ce moment, disparu. Seulement le contraste lumineux, en vertu duquel la tache devenait visible dans l’observation ordinaire, sera moins sensible. En effet, dans la portion correspondante à la tache, l’image du satellite est éclairée par une lumière égale à celle de la première image de Jupiter.
Dans les régions qui entourent la tache, l’image du satellite se compose de sa lumière propre ajoutée à la lumière du disque de la planète. En supposant que la matière du satellite ait une vertu réfléchissante égale à celle de la matière de Jupiter et que la tache n’émette aucun rayon, il y aura entre les lumières qui nous feront voir les diverses parties du disque du satellite, le rapport de 1 à 2, ce qui est plus que suffisant pour nous faire distinguer les différentes régions de ce satellite actuellement bien terminées.
Il sera curieux de rechercher si, en se projetant sur notre lumière atmosphérique, qui peut être considérée comme un disque planétaire lumineux indéfini, les satellites sont dépouillés des rayons factices qui les entourent lorsqu’on les voit sur un fond obscur, et si alors leurs taches deviennent visibles. On pourrait aussi éclairer de nuit le champ de la lunette d’une lumière artificielle dont on ferait varier l’intensité à volonté et répéter les mêmes observations.
Je ne dois pas négliger de citer deux résultats d’observations qui, en les supposant exacts, ne se concilieraient pas aisément avec l’explication précédente. Je les emprunte à un travail de Messier. « Plus, dit cet astronome, une tache appartenant au troisième satellite s’approchait du bord de la planète, plus elle diminuait de grandeur, et je cessais de la voir avant qu’elle eût atteint le bord de Jupiter. » (Observation du 6 septembre 1760.)
« Le 14 juillet 1771, une tache sur le troisième satellite cessa, dit Messier, d’être visible près du bord de la planète. » (Connaissance des temps pour l’année 1804, p. 415 et 420.)
Les taches des satellites, dont l’existence a été démontrée par les passages de ces petits astres sur le corps de Jupiter, servent à expliquer les changements d’intensité lumineuse auxquels ils sont assujettis. Il suffit de supposer que la matière des satellites ou celle de leurs atmosphères ne sont pas également propres sur tous les points à réfléchir la lumière solaire, et qu’ils tournent sur eux-mêmes, de manière à présenter à la Terre toutes les parties de leur surface.