Georges Bruhat

“ Si le Soleil était effectivement un corps noir à température uniforme, cette température serait la température vraie du Soleil : mais l'assimilation de celui-ci à un corps noir ne peut constituer qu'une première approximation. Nous emploierons le langage usuel de la Pyrométrie, qui désigne sous le nom de température de radiation d'une source quelconque la température d'un corps noir qui émettrait au total la même quantité d'énergie par unité de surface ”

“ Signalons enfin qu'en dehors de la photosphère existe une atmosphère gazeuse à très faible pression, dont la hauteur est de plusieurs milliers de kilomètres, qu'on appelle la chromosphère : il n'y a, bien entendu, aucune discontinuité entre la chromosphère et la photosphère ; le passage de l'une à l'autre s'effectue par une couche intermédiaire de quelques centaines de kilomètres d'épaisseur, où la pression passe de la valeur de l'ordre du 1/100 d'atm. qui correspond au niveau supérieur de la photosphère, à la valeur de l'ordre du 1/100 000 d'atm., qui caractérise la base de la chromosphère. ”

“ Lorsqu'un groupe de taches se trouve voisin du bord de l'astre, il apparaît généralement, comme on le voit sur la Planche I, entouré de plages brillantes qu'on appelle des facules. L'existence même des facules n'a évidemment aucun rapport avec l'approche du bord solaire, qui n'est qu'un contour apparent n'ayant relativement au Soleil aucune propriété particulière : les facules peuvent exister sur toute la surface de l'astre et, si elles ne paraissent visibles qu'au bord, c'est qu'elles s'y détachent sur un fond plus sombre. ”

“ On doit, d'autre part, faire subir aux mesures les corrections nécessaires pour tenir compte de ce que les points dont on prend le spectre ne sont jamais tout à fait au bord du Soleil, de ce que la Terre n'est pas en général dans le plan de l'équateur solaire, enfin, du mouvement de la Terre sur son orbite, permettant de passer de la révolution synodique à la révolution sidérale. ”

“ L'intensité lumineuse du Soleil. — L'intensité lumineuse du Soleil peut être comparée, à l'aide d'un photomètre quelconque, à celle d'une source terrestre : la difficulté de cette comparaison ne vient que de la trop grande différence d'éclat des deux sources à comparer. Les premières mesures, faites en 1725 par Bouguer et en 1799 par Wollaston, indiquaient que le Soleil produisait sur un écran placé à la surface de la Terre un éclairement de 60 000 lux, c'est-à-dire le même éclairement qu'une source de 60 000 bougies placée à 1 m. de cet écran. ”

“ Il importe de remarquer que l'ombre ne paraît sombre que par contraste avec le disque solaire ; c'est en réalité une région encore très lumineuse, plus lumineuse que le cratère de l'arc électrique : on s'en rend compte lorsqu'elle vient à se trouver en contact apparent avec un objet complètement noir, tel que le bord de la Lune au cours d'une éclipse, le disque de Mercure ou de Vénus lors d'un passage d'une de ces planètes devant le Soleil. L'ombre est parfois traversée de ponts lumineux, qui la divisent en plusieurs parties. Les taches ont souvent une forme irrégulière ”

“ Il est facile de photographier le spectre de la lumière émise par l'ombre d'une tache, lorsqu'on dispose d'une grande image du Soleil comme celles que donnent les tours solaires du Mount Wilson, en amenant l'image de la tache sur la fente du spectrographe ; il suffit d'éviter la diffusion et l'irradiation en limitant la hauteur de la fente par un diaphragme qui ne laisse passer que l'image de l'ombre. ”

“ Nous savons aujourd'hui que le spectre solaire, tel qu'on l'obtient en envoyant un faisceau de lumière de l'astre sur la fente d'un spectroscope, est un spectre continu sillonné de raies sombres fines, les raies de Fraunhofer ; on admet depuis Kirchhoff que le spectre continu est produit par la photosphère, tandis que les raies sombres sont dues à l'absorption de certaines radiations de ce spectre continu par les gaz à basse pression qui constituent la chromosphère (p. 9) . ”

“ La première partie d'un spectrographe solaire est formée par l'objectif destiné à projeter l'image du Soleil sur la fente du spectrographe proprement dit. Dans l'étude des spectres stellaires, on fixe généralement le spectrographe sur la lunette, de façon qu'il suive son mouvement autour d'un axe de rotation parallèle à l'axe du monde. Il ne saurait être question de faire ainsi tourner autour d'un axe les spectrographes employés dans l'observation solaire ; leurs dimensions sont trop grandes, et la haute précision qu'on leur demande exige que leur rigidité soit parfaite. ”

“ Elles réapparaîtraient dans la couronne extérieure où la vitesse des électrons est ralentie.
Ainsi, il semble qu'on doive se faire à l'idée, qu'on aurait naguère qualifiée de paradoxale, d'une température croissant, et croissant très vite, à mesure qu'on s'élève au-dessus de la surface solaire. Il faut bien noter, toutefois, que le mot température ne peut avoir ici le sens que nous lui donnons habituellement sur terre. Le fait que la température croît à partir de la photosphère vers l'extérieur, indique simplement que l'énergie cinétique des particules est elle-même croissante. ”

“ L'équilibre de la chromosphère de calcium. — Les gaz qui constituent la couche renversante se trouvent sans doute dans les conditions de l'équilibre hydrostatique ordinaire : la pression diminue à mesure que l'on s'élève, et la valeur élevée de la gravitation à la surface du Soleil conduit à penser que la pression devient 10 fois plus petite lorsqu'on s'élève d'une centaine de kilomètres. La théorie de Saha explique bien pourquoi, s'il y a des atomes de calcium à une altitude de 10 000 km. ”

“ Il faut tenir compte également que, dans son mouvement orbital autour du Soleil, la Terre décrit, non pas un cercle, mais une ellipse, et qu'au moment où elle est également éloignée de son apogée et de son périgée, elle s'approche ou s'écarte du Soleil avec une vitesse dont l'ordre de grandeur est le même que celui qui résulte de son mouvement de rotation. ”

“ L'ionisation est la séparation de l'atome en deux parties : on peut la comparer (p. 188) à une dissociation chimique, dans laquelle une molécule gazeuse se sépare en deux autres molécules également gazeuses. On sait qu'une telle dissociation est favorisée par l'abaissement de la pression : on rend ainsi immédiatement compte de l'augmentation du nombre d'atomes ionisés et du renforcement de leur spectre lorsqu'on passe des couches basses de l'atmosphère solaire aux couches élevées où la pression est nécessairement plus faible. ”

“ Lorsqu'une tache arrive au bord ouest, elle disparaît à nos yeux ; si sa vie est assez longue, elle réapparaît au bord est après avoir parcouru l'hémisphère invisible ; quelques taches sont assez durables pour qu'on puisse les suivre pendant plusieurs révolutions solaires : on trouve alors que l'intervalle qui sépare deux de leurs passages consécutifs au méridien central est plus court si elles sont près de l'équateur que si elles se trouvent aux latitudes élevées ; en d'autres termes, le Soleil ne lourne
pas comme un corps solide. ”

“ L'existence d'un faisceau dirigé fait comprendre pourquoi des éruptions solaires, même importantes, peuvent se produire, sans être suivies d'orage magnétique : c'est que le « pinceau du phare » n'a pas rencontré la Terre sur son chemin. Mais il fallait encore rechercher si chaque orage magnétique était bien précédé d'une éruption. Pour cela, il était nécessaire d'organiser l'observation des éruptions d'une manière aussi complète que possible.
Déjà, l'invention du spectrohéliographe avait permis de
constater que le phénomène n'est pas aussi exceptionnel qu'on l'avait supposé d'abord. ”

“ C'est donc le rayonnement solaire qui est la source de toute l'énergie disponible sur la Terre ; c'est son intensité qui règle les climats des diverses régions de notre globe et y permet le développement de la vie sous toutes ses formes. ”

“ En dehors des spectres de raies donnés par les atomes, on connaît aussi au laboratoire des spectres donnés par des molécules ou des radicaux formés d'un groupement d'atomes ; ces spectres sont constitués par des bandes résolubles en raies. La température du Soleil est telle que presque toutes les molécules y sont entièrement dissociées en leurs atomes constituants ; on observe pourtant quelques spectres de bandes dans le spectre solaire, l'identification étant certaine par suite de la coïncidence d'un très grand nombre de raies composantes. ”

“ Dans certains cas, sur les dernières images où la vitesse de la protubérance avait pu être mesurée, cette vitesse avait atteint et même dépassé la limite au delà de laquelle les atomes ne peuvent plus retomber sur le Soleil. Que deviennent les particules ainsi projetées ? Si tous les Soleils de l'Univers se comportent comme le nôtre, il y a là une source possible de cette matière interstellaire dont les observations modernes ont révélé l'abondance. ”

“ Nous avons d'ailleurs vu que l'opacité de la matière solaire est complète pour une épaisseur très faible par rapport au rayon, et paraît complète jusqu'au bord de l'astre : le spectre continu du Soleil est produit par la couche mince que nous avons appelée la photosphère, et peut s'observer jusqu'au bord même de l'astre. ”

“ Mais il faut bien voir que les gaz qui se trouvent à l'intérieur du Soleil ont à supporter la pression exercée par tous ceux qui forment les parties extérieures, pression qui atteint peut-être, au centre du Soleil, plusieurs milliards d'atmosphères : un gaz soumis à une telle pression ressemble plus, par sa densité et ses autres propriétés physiques, à ce que nous appelons généralement un liquide qu'à ce que nous nous représentons sous le nom de gaz. ”

“ L'Observatoire du Mount Wilson, comme celui de Meudon, ne peut obtenir de bonnes images solaires que le matin et le soir, malgré son altitude déjà élevée. L'observation à haute altitude n'améliore pas les images solaires comme elle améliore les images stellaires : la raison en
est que réchauffement du sol au Soleil ne dépend pas de l'altitude, et que les perturbations, beaucoup plus fortes que celles qui affectent les observations nocturnes, ont surtout leur origine dans la couche d'air qui baigne les appareils et qui se trouve en contact avec le sol échauffé. ”

“ Les raisonnements de Saha que nous venons de reproduire ne peuvent être considérés que comme des comparaisons qualitatives et, en particulier il est impossible, sans tenir compte de l'abondance des divers éléments, de fixer la valeur de x pour laquelle les raies de l'atome neutre disparaissent. Il est plus correct de chercher quelles sont les conditions qui correspondent au maximum de l'intensité d'une raie, par exemple du doublet formé par les raies H et K ; lorsqu'on part de la photosphère, cette intensité va d'abord en croissant, par suite de la dissociation des atomes neutres ”

“ Les raies de l'hydrogène et du calcium ionisé sont déplacées vers le violet en a, vers le rouge en b, le déplacement des raies H et K lorsqu'on passe d'un spectre à l'autre étant de l'ordre de 1/10 d'Â. : les mouvements de ces gaz sont dirigés vers le centre de la tache, et la vitesse des vapeurs de calcium est de 3,8 km./sec. Les raies métalliques donnent au contraire en général des déplacements de sens inverse : les vapeurs métalliques s'écartent du centre de la tache, avec une vitesse qui peut atteindre 2 km./sec. pour celles qui produisent les raies les plus faibles. ”

“ Une observation, même superficielle, du Soleil révèle immédiatement que les taches se déplacent régulièrement du bord est au bord ouest, c'est-à-dire que le Soleil tourne sur lui-même autour d'un axe voisin de la normale au plan de l'écliptique et que sa rotation s'effectue dans le même sens que la révolution de la Terre sur son orbite. ”

“ Il faut alors comparer ces raies dans
le spectre de la photosphère et dans celui des taches (p. 94) , examiner comment se modifie le spectre terrestre lorsqu'on passe de l'arc à l'étincelle et déduire de ces études et des lois générales de l'émission des raies quelles doivent être les modifications du spectre lorsqu'on passe des conditions d'excitation de nos sources terrestres à celles qui règnent sur le Soleil. L'identification n'en reste pas moins souvent une question de jugement de la part de l'observateur, et peut par suite être sujette à révision. ”

“ L'altitude atteinte a dépassé 100 km., mais les spectres pris au-dessus de 90 ne sont guère utilisables. La meilleure pose a été obtenue à 55 km. Elle révèle pour la première fois la partie du spectre solaire comprise entre 2 100 À. et 2 900 À. Aux altitudes inférieures, l'absorption de l'ozone se fait sentir de plus en plus fortement et, à 25 km., le spectre ne se distingue pas sensiblement de celui que l'on obtient au sol. Ce beau résultat apporte ainsi la confirmation directe que l'ozone est bien le responsable de la limitation, dans l'ultraviolet, du spectre du Soleil et des étoiles. ”

“ Les difficultés rencontrées pour expliquer l'équilibre de la chromosphère, se retrouvent, singulièrement aggravées, dans le cas des protubérances. On voit couramment, en effet, des masses de vapeur se maintenir, non plus à 10 000 km., mais à des hauteurs dépassant 60 000 ou 80 000 km. ; d'autre part, leur liaison avec la chromosphère s'effectue, non pas par une large base, mais par d'étroits « pédoncules » qui, parfois, sont même totalement inexistants, de sorte que la protubérance paraît réellement suspendue au-dessus de la chromosphère. ”

“ Une limite beaucoup plus basse est fournie par l'existence même du spectre-éclair : si ce spectre est observable, c'est que son intensité, qu'on peut déterminer par des mesures photométriques, est supérieure à l'intensité du spectre continu de la photosphère diffusé par la partie même de l'atmosphère solaire qui émet le spectre-éclair. ”

“ De tout ce qui précède, on voit qu'il est extrêmement difficile de dire si la constante solaire subit de réelles variations, ou si celles-ci sont dues à des phénomènes de l'atmosphère terrestre qui, d'ailleurs, peuvent eux-mêmes être provoqués par des variations de l'activité de l'astre. ”