Les Plus Grands Télescopes du monde/03
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LES PLUS GRANDS TÉLESCOPES DU MONDE.
iii. — le télescope foucault. — les plus puissantes lunettes des observatoires.
Le plus grand télescope qui existe, avons-nous dit, est celui de lord Rosse. Le meilleur paraît être celui de Foucault, construit par l’Observatoire de Paris et installé sous le ciel plus privilégié de Marseille. On sait que le laborieux et regretté physicien a imaginé de remplacer le métal des télescopes par du verre, ce qui diminue le prix de construction et facilite considérablement le travail. Un disque de verre, du diamètre voulu et d’une épaisseur proportionnelle, est creusé sur l’une de ses faces suivant une courbure déterminée, et forme un miroir sphérique. Par des retouches locales, longues et délicates, on amène ensuite cette courbure à l’état parabolique et à sa plus grande perfection optique ; la distance focale est raccourcie et la lumière est augmentée. On argente cette surface et l’on obtient ainsi un excellent miroir de télescope. C’est le système newtonien qui a été employé. Les rayons réfléchis par le miroir sont reçus sur un prisme, et on étudie l’image à l’aide d’un oculaire qui traverse le tube du télescope. Le miroir du grand télescope Foucault a 80 centimètres de diamètre et 4m,80 de distance focale. La longueur totale de l’instrument est de 5 mètres, le diamètre du cercle horaire est de 2 mètres. Il n’a coûté que 30,000 francs.
Il a été construit en 1864 par la maison Secrétan. Monté en équatorial et muni d’un mouvement d’horlogerie de la dernière précision, il peut être dirigé vers tous les points du ciel et suivre les astres dans leur cours. Au jugement des astronomes des différents pays qui l’ont vu à l’œuvre, c’est le meilleur des télescopes construits jusqu’à ce jour. Si certaines difficultés, dont j’ai entendu parler par Foucault lui-même, ne l’avaient pas empêché de terminer le grand télescope de 1m,20 de diamètre qu’il avait commencé à l’Observatoire de Paris, nous aurions en France un instrument véritablement hors ligne, qui rivaliserait avec celui de lord Rosse pour les grossissements dont il serait susceptible, et le dépasserait au centuple en précision et netteté ; le disque de verre, de 630 kilog., a été fondu à Saint-Gobain, dégrossi et débordé par Sautter. Il est là depuis dix ans. Espérons qu’on le terminera un jour.
Secrétan construit actuellement, pour Toulouse, un télescope Foucault de 80 centimètres. Celui de Marseille a déjà donné de brillant résultats : découvertes de nébuleuses, d’étoiles doubles, de variables, comètes et planètes, entre les mains de MM. Stephan, Coggia et Borelli. Il n’est pas douteux qu’à Toulouse, M. Tisserand ne suive les traces de son collègue le directeur de Marseille, et ne nous prépare des travaux dignes de la science française.
Le télescope de lord Rosse, en Irlande, celui de Lassel à Malte, de Melbourne en Australie et de Foucault à Marseille sont les quatre plus grands télescopes qui fonctionnent actuellement dans les observatoires. Il y en a plusieurs autres de moindre puissance dont nous n’avons pas à nous occuper ici, quoiqu’ils aient rendu des services à la science. Mais notre exposé des plus grands instruments du monde serait incomplet si, après avoir considéré les télescopes, nous ne passions maintenant en revue les lunettes. En effet, quelles que soient les dimensions prodigieuses et la perfection des instruments précédents, il y a des lunettes astronomiques qui, tout en étant moins colossales, sont cependant égales, sinon supérieures à ces télescopes.
Aujourd’hui la question se pose entre les télescopes et les lunettes, et elle n’est pas encore résolue. Il est difficile de décider de quel côté est la supériorité. Il est plus facile de construire un grand miroir qu’une grande lentille, mais certainement, à égalité de diamètre, une bonne lentille est préférable à un bon miroir.
Les plus grandes lunettes qui aient jamais existé ont été construites avant l’invention des verres achromatiques, et cela à l’Observatoire de Paris, il y a deux siècles. Pour éviter les couleurs diffuses qui se formaient sur le disque de l’astre observé, il fallait de faibles courbures et des distances focales qui tiennent du fantastique. L’objectif était séparé de l’oculaire par une distance de plusieurs centaines de pieds, sans tube naturellement. Il fallait chercher les astres en tenant l’oculaire à la main.
C’est à propos de ces lunettes fantastiques qu’éclata en 1665, entre Auzout et Hooke, une grande querelle au sujet de la lunette monstre de 10 000 pieds de longueur, que ce dernier voulait construire dans le but d’apercevoir des animaux dans la lune.
Hooke trouvait la chose si réalisable, qu’il écrivait à Auzout (Mém. de l’Acad. des Sciences, t. VII, p. 79), qu’en supposant les mandrins bien faits et d’une bonne longueur, et les verres travaillés et polis avec un grand soin, il ne voyait aucune raison qui empêchât de faire aussi facilement une lunette de 1 000 et de 10 000 pieds qu’une de 10.
Après avoir réfuté toutes les théories émises par l’astronome anglais sur la fabrication de sa lunette incomparable, Auzout répondait une dernière fois : « Je vois bien que M. Hooke veut, à quelque prix que ce soit, découvrir des animaux dans la lune, mais je crois qu’il doit se contenter s’il peut y découvrir quelque ville ou quelque château, car on sera assuré, après cela, qu’il y aura des animaux ; et si les parties obscures que nous y voyons sont des mers, et qu’on fasse des flottes en cette planète‑là pour se battre, comme l’on fait ici, ce serait une chose assez divertissante de voir quelque jour une flotte ou deux, de cent ou six-vingts vaisseaux chacune, voguer sur leurs mers, comme les habitants de la Lune en pourraient voir présentement sur les nôtres. »
La plus colossale des lunettes qui aient été employées autrefois fut celle qu’Auzout lui-même avait travaillée ; elle avait 300 pieds de longueur focale, et cependant elle ne grossissait que six cents fois. C’est avec un instrument de cette sorte que Dominique Cassini fit la découverte de plusieurs satellites de Saturne. Dans le but d’en tirer le parti le plus utile, il avait fait monter dans le jardin de l’Observatoire de Paris de grands mâts et tout un énorme échafaudage en charpente qui avait servi à la construction de la machine de Marly. Cette appareil était destiné à porter les objectifs, et l’observateur devait pouvoir se placer, son oculaire à la main, dans toutes les positions, à une distance convenable de l’image aérienne.
La découverte des verres achromatiques permit de construire des objectifs formés de deux lentilles de verre juxtaposées, complémentaires l’une de l’autre, qui réfractent les rayons de lumière sans les colorer. La première de ces lunettes est biconvexe, et formée du verre ordinaire de nos glaces (crown‑glass) ; la seconde est plano-concave et formée du cristal dans lequel entre une quantité notable de plomb (flint‑glass). On peut dès lors leur donner une grande courbure, qui rapproche le foyer, et évite ces longueurs désespérantes. Une lunette d’un objectif de 30 centimètres, dont le grossissement normal est de 600 fois, n’a plus maintenant que 5 mètres environ de distance focale et de longueur.
La difficulté de construire des lentilles de verre pures et transparentes, exemptes de stries, qui n’absorbent que peu de lumière et ne colorent pas les rayons en les réfractant a été le grand obstacle qui a retardé la construction des grandes lunettes. Pour donner un exemple de la rareté des instruments d’optique au commencement de notre siècle, je rappellerai que nos lunettes astronomiques les plus répandues aujourd’hui, celles de 1m,60 de longueur, dont l’objectif a 4 pouces ou 11 centimètres de diamètre, que tout astronome a maintenant chez lui pour son usage quotidien, n’existaient pas alors en France. En 1804, Napoléon, projetant de se rendre au camp de Boulogne, fit venir Delambre et lui demanda de lui procurer une excellente lunette. « Sire, répondit l’astronome, nous pouvons vous donner la lunette de Dollond, qui est dans nos cabinets, et Votre Majesté ferait une chose agréable aux astronomes si elle voulait nous accorder en échange une excellente lunette de 4 pouces, que vient de construire M. Lerebours. – Elle est donc meilleure ? – Oui, sire. – Alors, je la prends pour moi. » Cet objectif achromatique de 11 cent. est le premier qui ait été fait en France.
Grâce à la persévérance de Guinaud des Brenets, ouvrier du canton de Neufchâtel, de Frauenhofer, opticien bavarois, de Lerebours et de Cauchoix, opticiens français, de Mertz, de Munich, on ne tarda pas à dépasser cette dimension. Secrétan, à Paris, établit ses ateliers de construction sur une base nouvelle, fondée sur les derniers progrès de l’optique, et donna à la France les plus remarquables instruments. Son confrère Eichens s’est placé comme lui à la tête des opticiens français. Voici, par ordre chronologique, quelles sont les grandes lunettes astronomiques qui ont été successivement installées dans les principaux sanctuaires où l’on étudie les cieux, loin des bruits et des tracas du monde vulgaire.
En 1816, Lerebours termina une lunette de 19 cent. de diamètre, qui fut achetée par le bureau des longitudes. C’était à cette époque le plus grand et le plus parfait réfracteur qui existât alors dans le monde. Les Anglais n’ont atteint cette même dimension qu’en 1827, et Frauenhofer n’a terminé l’instrument de Dorpat qu’en 1824. On aura une idée de la persévérance et des obstacles que rencontrent les opticiens dans la construction des objectifs à large ouverture, si l’on remarque que les difficultés croissent comme le cube du diamètre de l’objectif ; autrement dit, un objectif de 20 centimètres est huit fois plus difficile à réussir qu’un de 10, et un de 21 centimètres 27 fois plus difficile qu’un de 7.
En 1823, Lerebours acheva une lunette de 24 cent. de diamètre et de 3m,32 de foyer seulement, qui lui avait été commandé par Louis XVIII pour l’Observatoire. L’année suivante, Frauenhofer termina une lunette de même diamètre et de 4m,53 de foyer pour l’Observatoire de Dorpat. C’étaient alors les deux meilleurs instruments du monde. Voici ce qu’écrivait à cet égard J. Herschel à Schumacher, dans les Astronomische Nachrichten : « Les détails que m’a transmis M. Struve sur le pouvoir extraordinaire de l’instrument construit par Frauenhofer ne doivent laisser aucun doute sur l’excellence d’une lunette capable de séparer les deux étoiles composantes de ω du Lion et de donner la mesure de leur écartement. Je ne connais jusqu’à présent qu’une lunette au moyen de laquelle cette étoile ait été vue double ; c’est celle de Lerebours, actuellement montée à l’Observatoire de Paris. » L’astronome South s’exprimait de son côté dans les termes suivants : « Les grossissements sont de 136, 153, 224, 420 et 560 ; avec l’avant‑dernier, ω du Lion présentait sur un côté une étoile d’un bleu léger ; avec le dernier, les deux étoiles se voyaient admirablement bien. » Les étoiles doubles sont, en effet, la meilleure épreuve pour mesurer la puissance des lunettes.
En 1829, on essaya à l’Observatoire de Paris, une bonne lunette de 8 mèt. de long et de 33 c. de diamètre construite par Cauchoix. Elle fut refusée par Arago, qui n’aimait pas Cauchoix. Sir James South l’acheta pour l’Angleterre, et en fit cadeau à l’Observatoire de Dublin. On l’a installée il y a seulement quelques années, et le directeur de cet Observatoire, M. Brunnow, déclare que c’est une des meilleures qu’il connaisse.
En 1833, Mertz livra à l’Observatoire de Bogenhausen une lunette de 28 cent. d’ouverture et de 5 mètres de longueur. Le même opticien termina en 1838 un objectif de 38 cent. et de 7 mètres de distance focale pour l’Observatoire de Pulkowa. C’est encore aujourd’hui l’un des meilleurs instruments qui existent et l’un de ceux auxquels on doit les plus brillantes découvertes : il est entre les mains de Struve. Il supporte des grossissements de 1 000 et au delà.
En 1840, Lerebours termina pour l’Observatoire de Paris un objectif de 38 c. de diamètre et de 8 mètres de foyer. Les opticiens anglais construisirent à la même époque une lunettes de mêmes dimensions pour l’Observatoire de Cambridge (États‑Unis). Ces trois lunettes, de 14 pouces (Pulkowa, Paris et Cambridge), étaient les trois plus belles lunettes des observatoires au milieu de notre siècle. Malheureusement, celle de Paris ne réalisa pas les espérances qu’on avait fondées sur elle. Le verre s’altéra, et elle ne put servir. Arago l’avait déjà représentée fonctionnant sous l’immense dôme tournant de notre Observatoire, le plus immense dôme qui existe, et on la voit encore aujourd’hui dessinée dans l’Astronomie populaire. Mais le dôme est resté solitaire, et sa plus grande curiosité en ce moment est d’être admirablement constellé d’étoiles par les innombrables balles de chassepot qui l’ont criblé aux derniers jours d’agonie des convulsions de la Commune.
Il y a aussi à l’Observatoire deux disques de flint et crown pour un objectif, qui ne mesurent pas moins de 75 centimètres de diamètre, mais qui ne sont pas assez purs pour être travaillés. Ce sont les plus grands qui existent.
La plus puissante lunette de l’Observatoire de Paris est le grand équatorial de la tour de l’ouest, coupole blanche qui fait à peu près le pendant du dôme dont nous venons de parler. Comme instrument de précision, c’est l’un des plus parfaits qui existent au monde. L’objectif est une lentille de 32 centimètres d’ouverture et de 5 mètres de distance focale. Monté sur un pied parallactique, un mouvement d’horlogerie le fait tourner autour de l’axe du monde, en sens contraire du mouvement de la terre, de sorte que, dirigé vers quelque point du ciel que ce soit, la lunette garde constamment l’astre dans le champ de la vision et le suit dans son cours apparent. La coupole tourne elle-même, et l’astronome semble faire exception à la loi universelle qui emporte le ciel, car il reste immobile comme si le globe tournait sous ses pieds sans qu’il participe à son mouvement. Ce magnifique équatorial a été construit par Secrétan et installé en 1860. Il a coûté 50 000 francs, prix auquel il serait impossible de le reconstruire actuellement.
La grande lunette méridienne, construite en 1863 par Secrétan au prix de 35 000 francs, est un autre chef-d’œuvre de précision. C’est la plus grande lunette méridienne qui existe. Son objectif est de 25 cent., sa longueur est de 3m,85.
L’équatorial de l’Observatoire du Collège romain, à l’aide duquel le P. Secchi a fait ses brillantes découvertes, a été construit en 1854 par Mertz, de Munich. Son objectif est de 24 centimètres et sa longueur de 4m,32. Les oculaires s’étendent jusqu’à 760 et 1 000. Le savant astronome romain lui a appliqué un puissant spectroscope pour l’étude spéciale du Soleil ; plusieurs fois à Rome j’ai été appelé à contempler les protubérances, jets de flamme de trente et quarante mille lieues de hauteur qui s’élancent constamment autour de cet astre gigantesque, comme les vagues colossales d’effroyables tempêtes.
De 1850 à 1860, plusieurs grandes lunettes ont été construites en France, par Porro et par Dien ; deux d’entre elles mesuraient jusqu’à 55 centimètres (Porro) et 52 (Dien) ; leur longueur était de 15 mètres pour la première et de 13 pour la seconde. Mais elles n’étaient pas plus puissantes que l’équatorial de 32 centimètres de l’Observatoire de Paris.
L’équatorial de M. Rutherfurd, à New-York, par lequel il a obtenu ses belles photographies de la lune a pour objectif une lentille de 33 centimètres d’ouverture. Il a été terminé en 1869.
En 1860, on a établi à l’Observatoire royal de Greenwich un grand équatorial de 32 centimètres d’ouverture. On peut le mettre sur le même rang que celui de Paris. Dans la description que le directeur de l’Observatoire d’Angleterre, M. Airy, a bien voulu m’adresser, il n’y a pas moins de 55 figures de précision sur les différentes pièces qui constituent cet instrument. Sa monture est toute différente de celle de Paris. Mais les deux instruments sont analogues et servent aux mêmes usages.
L’Observatoire de Chicago s’est fait construire, par Alvan Clark, une lunette dont l’objectif a un diamètre de 47 centimètres. L’Observatoire de Cincinnati possède une lunette équivalente. Nous ne pouvons encore rien dire de la supériorité de ces instruments, aucun fait astronomique important n’ayant signalé leur usage.
Une grande lunette a été construite en 1869 par Cook and Sons, fabricants d’instruments d’astronomie à York, pour un commerçant qui fait le plus noble usage de sa fortune, M. Newal, fabricant de câbles sous-marins, de Gateshead. Le tube, qui a la forme d’un cigare, a 32 pieds de longueur et 3 pieds 6 pouces de diamètre au milieu. Le verre de l’objectif a 25 pouces (63 cent. ½). Le pilier en métal sur lequel il est porté a 20 pieds de hauteur, et environ 6 pieds de diamètre à sa base. Gateshead n’est pas le lieu où il est destiné à rester toujours ; M. Newal a l’intention de construire à Madère un observatoire pour l’y établir.
Ajoutons encore que l’Observatoire national des États‑Unis vient de se faire construire la plus grande lunette qui existe. L’objectif a été fourni par Chance, de Birmingham. On l’a terminée et montée en Amérique. Il a 26 pouces anglais, c’est-à-dire 66 centimètres. L’instrument, installé en 1872, donne des images bien nettes avec un grossissement de 1 300. La dépense totale a été d’environ 50 000 dollars, ou 250 000 francs.
MM. Clark, de Cambridge (Massachusetts) ont entrepris, en 1872, l’exécution d’une lentille de 69 centimètres pour le gouvernement des États‑Unis, au prix de 50 000 dollars. La lunette dont elle fera partie ne sera pas installée dans une ville, mais sur une montagne, sur les plateaux élevés de la Sierra-Nevada à une altitude de 2 700 mètres, qui se recommande par la pureté de son atmosphère et par un ciel presque toujours sans nuages. Le professeur Davidson et le professeur Young ont étudié dans ce but la Sierra-Nevada et les montagnes Rocheuses.
C’est là le plus grand réfracteur construit jusqu’à ce jour. Si l’objectif est parfaitement réussi, on aura dans cet instrument la plus puissante lunette astronomique du monde. Sa longueur pourra ne pas dépasser 10 mètres. Les grossissements dont elle sera susceptible pourront atteindre 2 000.
Tels sont les plus grands instruments d’optique qui existent, télescopes et lunettes, réflecteurs et réfracteurs, comme disent nos voisins d’outre-Manche. On voit que jusqu’à présent, les plus parfaits télescopes ne dépassent pas les grossissements de 2 000 et les lunettes employées 1 500. C’est donc sans raison suffisante que notre excellent maître Babinet supposait qu’on pourrait voir dans la lune des objets de la dimension de Notre-Dame de Paris[1].
Un jour sans doute, et sûrement même, on ira plus loin, et cela très-prochainement, si l’on en juge par les progrès faits en optique depuis un demi-siècle. Il semble que l’Amérique est fortement disposée à pousser aussi loin que possible les tentatives de ce genre. Déjà on vient de proposer d’y fonder une société par action de 10 dollars chacune dans le but de construire un télescope monstre. Le Scientific American annonce qu’un Américain s’est engagé à payer 25 dollars pour voir l’occultation de Mars par la lune, en s’engageant à se rendre dans n’importe quelle partie des États‑Unis. « On ne doit pas, dit l’auteur de cette motion, demander pour cela de l’argent au gouvernement, qui a assez à dépenser déjà ; mais les capitaux seraient promptement couverts si ce télescope monstre était placé à Philadelphie pour l’Exposition de 1876 ; les actionnaires auraient sûrement un bénéfice de 200 pour 100, et la science en tirerait gratis un grand profit. » On parle aussi d’appliquer un million de dollars, c’est-à-dire plus de cinq millions de francs, à la construction d’un télescope gigantesque, qui serait à nos meilleures lunettes ce que le Great-Estern est aux canots. Faisons des vœux pour que d’aussi hardies tentatives puissent réussir, et que l’optique du dix-neuvième siècle rapproche enfin la lune à quelques kilomètres et nous permette enfin d’en distinguer les habitants !
Je ne puis cependant m’empêcher d’ajouter, en terminant, que ce n’est pas tant la dimension des lentilles ou des miroirs que leur perfection, qui conduira aux résultats désirés. On ne saurait croire quelle énorme différence sépare souvent des instruments de même puissance et de même prix. Il faudrait que de tels appareils fussent uniquement faits par amour de l’art, et, si l’on peut dire, par des astronomes. Ainsi je pourrais signaler à ce propos que deux jeunes astronomes de notre Observatoire, MM. Henry, à qui l’on doit la découverte récente de la comète qui porte leur nom, viennent précisément de réussir à merveille un petit télescope, de 18 centimètres de diamètre et de 1 mètre de distance focale, qui supporte nettement un grossissement de 400 fois, dédouble Gamma-deux d’Andromède, etc. Si tous les télescopes étaient aussi parfaits que celui-là, la question serait résolue en leur faveur, et les lunettes seraient détrônées.
- ↑ Grossir un objet 2 000 fois, c’est exactement comme si on se rapprochait d’autant. Or la distance de la lune est de 96 000 lieues. Cet oculaire la montre donc comme si elle était à 48 lieues. À cette distance, la meilleure vue serait loin de distinguer Notre-Dame ! On a souvent répété qu’on la rapprochait à 16 lieue, parce qu’on supposait applicable le grossissement de 6 000 du télescope de lord Rosse ; mais ce grossissement n’est pas net, et quand on dépasse 2 000 pour la lune, on ne voit pas mieux pour cela. Ainsi, 48 lieues, c’est la distance minimum à laquelle on puisse étudier sérieusement la surface de notre satellite, et comme le télescope de lord Rosse n’est que rarement appliqué à cette étude, c’est en général avec des grossissements de 1 000, 800 et 600 qu’on examine cette surface, c’est-à-dire à des rapprochements de 96, 120 et 160 lieues. C’est assez pour en lever le plan et en faire la topographie. On peut voir, du reste, que le diamètre de la lune étant de 3,384 kilomètres, en sous-tendant à nos yeux un angle de 31 minutes d’arc, une longueur apparente d’une minute correspond à 109 kilomètres, et une longueur d’une seconde à 1 819 mètres. Or un grossissement de 600, et même de 400, suffit pour distinguer une seconde. On distingue la demi-seconde, soit 900 mètres environ, avec un grossissement de 800, et un quart de seconde, soit 450 mètres, avec un oculaire de 1 600. Si le télescope de lord Rosse permet de distinguer nettement une longueur de 300 mètres, ou une surface de 9 hectares, c’est tout.