CHAPITRE IX.

LA GENÈSE DU GLOBE LUNAIRE ET LES CONDITIONS PHYSIQUES

A SA SURFACE.

On connaît la conception séduisante par laquelle Laplace a tenté de

résumer dans ses grandes lignes la formation du système solaire.

Présentée par l'illustre auteur, «avec la défiance que doit inspirer

tout ce qui n'est pas un résultat de l'observation ou du calcul»,

l'hypothèse nébulaire prend plus de précision et de consistance à mesure

que l'on considère des époques plus rapprochées de la nôtre, des états

plus voisins de l'état actuel. Elle est capable, en particulier, de

fournir des indications précieuses si on l'applique au système restreint

formé par la Terre et la Lune, et dans lequel le Soleil intervient comme

agent de perturbation.

L'état primitif nous est absolument inconnu et celui dont Laplace est

parti ne représente pas même ici une approximation vraisemblable. La

marche rationnelle serait donc la suivante: partir de l'état actuel,

introduire comme fonctions du temps les principaux éléments du système,

volumes, densités, durées de rotation et de révolution; former les

équations différentielles dont ces fonctions dépendent; les intégrer au

moins approximativement; dans les intégrales, donner au temps des

valeurs positives ou négatives, suivant que l'on veut prévoir l'avenir

ou reconstituer le passé.

Ce programme, pris à la lettre, dépasse encore les ressources de

l'Analyse. Il faut le modifier en partant d'un état fictif, aussi voisin

que possible de l'état actuel, mais choisi de manière à faciliter le

calcul. On peut espérer obtenir ainsi au moins un aperçu de la manière

dont les choses se sont passées. La tentative la plus heureuse qui ait

été faite dans ce sens est celle de M. G.-H. Darwin, dont les Mémoires

ont paru dans les _Philosophical Transactions_. Nous allons essayer de

résumer ici les conclusions du plus important[10].

[Note 10: G.-H. DARWIN, _On the precession of a viscous spheroïd and on

the remote history of the Earth_ (_Phil. Trans._, vol. CLXX, 1879).]

M. Darwin suppose la Terre et la Lune encore fluides et homogènes, la

viscosité constante, le plan de l'orbite lunaire en coïncidence avec le

plan de l'écliptique. Les autres éléments, partant de leurs valeurs

actuelles, vont varier, et la principale cause de cette variation sera

le frottement des marées.

[Illustration: Fig. 25.]

On comprend sans peine l'origine de ce frottement (_fig. 25_). Si une

planète P tourne dans le sens direct, en présence d'un autre corps C,

l'attraction de ce corps va provoquer la formation d'un bourrelet

saillant _b_, situé du côté de C. Le mouvement diurne, supposé plus

rapide que le mouvement de révolution, emporte ce bourrelet vers l'Est,

mais l'attraction du corps C tend à le ramener sur la ligne PC. Le

bourrelet liquide est donc constamment traîné sur la planète et agit

comme un frein pour éteindre la vitesse de rotation. L'action continue

dans le même sens tant que la durée de la révolution sidérale (que l'on

peut appeler _mois_) surpasse celle de la rotation diurne (que l'on peut

appeler _jour_). L'action s'arrête, en même temps que les marées, quand

le mois est devenu égal au jour, et la planète P prend, d'une façon

permanente, une forme allongée dans la direction PC.

Ainsi l'action de la Terre a réalisé pour la Lune cette égalité,

enfermée dans la première loi de Cassini. On peut se demander pourquoi

l'effet correspondant ne s'est pas produit pour la Terre, et pourquoi

notre jour sidéral n'est pas devenu égal à la révolution sidérale de la

Lune. Mais il est facile de voir qu'entre notre globe et son satellite

la partie était loin d'être égale. La Terre, plus volumineuse, provoque

sur la Lune des marées bien plus fortes. Le frein mis en jeu, agissant

sur une masse moindre, est plus efficace. La Terre agit 12000 fois plus

vite pour ralentir la rotation de la Lune que la Lune pour ralentir la

rotation de la Terre.

Ce phénomène a des répercussions qui n'apparaissent pas à première vue,

mais dont le calcul démontre la nécessité. L'énergie cinétique disparue

dans le ralentissement de la rotation de la planète P doit

inévitablement se retrouver quelque part. Il y a, en effet, échauffement

de la planète P, ou atténuation du refroidissement si celle-ci rayonne

vers l'espace. Mais ce n'est pas tout: le bourrelet _b_ attirant la

planète C du côté où déjà elle tend à se mouvoir, augmente sa vitesse

linéaire et la fait sortir de son orbite relative. A cette augmentation

de distance correspond un ralentissement dans le mouvement angulaire. En

somme, si nous considérons l'effet des marées terrestres, il y a

transport d'énergie cinétique du mouvement diurne de la Terre au

mouvement orbital de la Lune.

A côté de cette répercussion réelle, il peut s'en produire une autre qui

n'est qu'apparente. Nos procédés de mesure du temps sont fondés sur la

constance présumée du jour sidéral. Si la rotation de la Terre se

ralentit, le jour sidéral s'allonge. Les phénomènes mesurés avec cette

unité deviennent en apparence plus rapides. C'est le cas pour le

mouvement angulaire de la Lune qui subirait une accélération apparente

supérieure, comme M. Darwin le démontre, à son ralentissement réel.

Ces résultats subsistent pour toutes les hypothèses vraisemblables sur

la viscosité. Si l'on supposait, au contraire, la masse de la Terre

solide et parfaitement élastique, on trouverait pour le moyen mouvement

de la Lune une accélération réelle de 3",5 et pour le jour sidéral une

durée presque invariable.

Les conclusions de M. Darwin sont résumées dans le Tableau suivant, qui

nous retrace à grands traits, pour une période de 56 millions d'années

en remontant dans le passé, l'histoire de la Terre et de son satellite:

Colonnes:

A: Temps (--t) en années.

B: Jour sidéral en heures de temps moyen.

C: Révolution sidérale en jours moyens.

D: Obliquité de l'écliptique.

E: Inverse de l'ellipticité.

F: Distance de la Terre à la Lune en rayons terrestres.

G: Chaleur engendrés en degrés Farenheit.

États A B C D E F G

h m j ° ' °

État initial 0 23.56 27.32 23.28 232 60,4 0

I 46 300 000 15.30 18.62 20.40 96 46,8 225

II 56 600 000 9.55 8.17 17.20 40 27,0 760

III 56 800 000 7.50 3.59 15.30 25 15,6 1300

IV 56 810 000 6.45 1.58 14.25 18 9,0 1760

On voit qu'une transformation très profonde s'accomplit dans un temps

relativement court à partir de l'époque _t_ = -56 600 000. En remontant

vers cette époque, on assiste à une diminution de plus en plus rapide du

jour, du mois et de l'obliquité. Cela tient à ce que, la Lune se

rapprochant de la Terre, la force retardatrice des marées augmente

énormément. Il est vrai qu'avec une rotation plus rapide la production

des marées serait plus fortement entravée par le frottement intérieur,

ce qui fait, jusqu'à un certain point, compensation.

En prolongeant ce Tableau, on arriverait à l'époque où la Terre et la

Lune étaient confondues ensemble. La méthode de calcul de M. Darwin ne

peut plus servir de guide dans le détail, lorsqu'on approche de cette

limite. Toutefois le principe de la conservation des aires montre que,

au moment où la Lune s'est séparée de la Terre, le mois et le jour

avaient pour valeur commune 5h 36m. La séparation a pu être provoquée

par l'action des marées solaires combinées avec la force centrifuge. On

peut imaginer des circonstances où ces marées auraient acquis une très

grande intensité, par exemple si la marée solaire semi-diurne avait à

peu près même période que l'oscillation libre du sphéroïde. Ce ne serait

pas alors un anneau qui se détacherait, mais une excroissance. Sa

séparation serait accompagnée d'une rupture d'équilibre et de

fluctuations violentes. La mise en liberté d'un anneau complet serait

plus conforme à l'esprit général de l'hypothèse de Laplace, mais le

passage de cet anneau à un satellite unique soulève, de l'aveu de tous

les géomètres qui se sont occupés de la question, de très grandes

difficultés mécaniques.

Si l'on considère la Lune comme rassemblée en un globe unique aussitôt

après sa séparation (c'est l'hypothèse que préfère M. Darwin), le mois

augmente dès le début un peu plus vite que le jour, et l'influence

réciproque des marées intervient pour allonger l'un et l'autre, tout en

éloignant la Lune de la Terre. La chaleur développée par le passage de

la Terre de la durée de rotation primitive (5h 36m) à la durée de

rotation actuelle (23h 56m) suffirait, si elle était appliquée d'un seul

coup, pour élever la température de la Terre de 3000° Farenheit. Mais il

va de soi que la plus grande partie de cette chaleur a dû se dissiper

dans l'espace.

Peut-on supposer qu'une partie de l'évolution qui vient d'être décrite

rentre dans les temps géologiques? Cela est possible si l'on admet avec

M. Darwin qu'un globe visqueux, même recouvert d'une croûte mince, est

susceptible d'éprouver des marées à courte période comme si la fluidité

était parfaite. L'alternance plus rapide des jours et des nuits devait

donner plus d'énergie aux vents, aux courants marins, aux cyclones,

accélérer le travail des eaux à la surface. Cela est conforme à ce que

nous savons des transformations de l'époque quaternaire, où les cours

d'eau, plus volumineux qu'aujourd'hui, travaillaient plus efficacement

au creusement de leurs vallées.

Le frottement des marées a cessé de se produire pour la Lune par suite

de l'égalité établie entre la durée de rotation et la durée de

révolution. Mais il doit être encore sensible pour la Terre. Cette

action retardatrice peut rendre compte, pour une part, de l'accélération

séculaire apparente du mouvement de la Lune en longitude. Comme elle

agit surtout sur l'équateur terrestre, elle tend à produire sur notre

globe une sorte de torsion, avec plissement superficiel. M. Darwin a

cherché à prévoir dans un second Mémoire (_Phil. Trans._, Vol. CLXX,

1879) la forme théorique de ces plis. Le dessin donné n'a pas une

relation bien apparente avec la figure des continents ni avec le tracé

des chaînes de montagnes.

_De la forme de la Lune._--La rotation de la Lune sur elle-même est

lente; la force centrifuge à l'équateur n'est qu'une fraction

insignifiante de la pesanteur. Si donc la Lune n'était pas en présence

de la Terre, elle pourrait, étant considérée comme une masse fluide et

homogène, être en équilibre sous la forme d'un ellipsoïde de révolution

très peu aplati.

Mais l'attraction de la Terre à la surface de la Lune n'est pas

insensible par rapport à celle de la Lune elle-même; d'où

l'impossibilité que le globe lunaire soit de révolution. Quand les

durées de rotation et de révolution sont devenues égales, le bourrelet

des marées prend sur la Lune une position fixe; il est constamment

orienté vers la Terre, avec une oscillation limitée correspondant à la

libration en longitude. Du jour où la solidification complète

intervient, nous devons avoir une figure ovoïde, l'allongement le plus

prononcé ayant lieu dans la direction de notre globe.

Le problème, considéré dans toute sa généralité, est d'un traitement

mathématique trop pénible. On le réduit, pour la facilité du calcul, aux

termes suivants (TISSERAND, _Mécanique céleste_, t. II, p. 110):

_Trouver la figure d'équilibre d'une masse fluide, homogène, animée d'un

mouvement de rotation uniforme autour d'un axe fixe_ O_x passant par son

centre de gravité_ O. _Toutes les molécules de la masse fluide

s'attirent mutuellement suivant la loi de Newton et sont soumises en

outre à l'attraction d'un centre éloigné_ C _situé dans le plan de

l'équateur. On suppose qu'en vertu de celle dernière force le point_ O

_décrit un cercle ayant son centre en_ C _et que la durée de la

révolution est égale à celle de la rotation de la masse fluide autour de

_ O_x._

La question étant ainsi précisée, on trouve comme figure d'équilibre un

ellipsoïde à trois axes inégaux. L'axe de rotation est le plus petit;

l'axe dirigé vers la Terre est le plus grand. L'aplatissement de la

section orientée vers la Terre est quatre fois plus grand que celui de

la section perpendiculaire. Ces aplatissements sont d'ailleurs faibles,

respectivement égaux à 375/(10<exp>7) et 94/(10<exp>7). La différence des

rayons extrêmes pourrait aller à 60m. C'est dire qu'il y a peu d'espoir

de la mettre en évidence par des mesures micrométriques.

Il est probable que ces résultats seraient peu modifiés si l'on

supposait la Lune hétérogène, avec densité croissante de la surface au

centre. La densité moyenne de la Lune surpasse à peine 3, et il est à

croire, par suite, qu'elle est plus homogène que la Terre: ses matériaux

ont dû être empruntés aux couches superficielles et peu denses de notre

globe.

_Indications fournies par la théorie de la libration._--On peut former

les équations du mouvement de la Lune autour de son centre de gravité en

ayant égard à l'attraction mutuelle de ses diverses parties et à

l'attraction de la Terre. L'action perturbatrice du Soleil a peu

d'importance.

De ce que les pôles se déplacent peu à la surface, il résulte que l'axe

de rotation reste voisin de l'un des axes principaux d'inertie. Par

suite un autre axe principal d'inertie fait constamment un axe très

petit avec le rayon vecteur mené du centre de la Lune à la position

moyenne de la Terre.

Le calcul montre que les deux principales lois de Cassini (constance de

l'inclinaison de l'axe de rotation sur l'écliptique, coïncidence des

noeuds de l'équateur et de l'orbite sur l'écliptique) sont liées

ensemble. Chacune peut être regardée comme la conséquence de l'autre.

La fixité de l'axe de rotation dans l'intérieur de la Lune n'a pas un

caractère nécessaire. Elle dépend des conditions initiales. D'après

Poisson, l'axe de rotation décrit à l'intérieur de la Lune un cône de

révolution. D'après un calcul plus exact, dû à Charles Simon, l'axe de

rotation oscille dans un plan principal. En pratique, la distinction n'a

pas beaucoup d'importance. Les excursions de l'axe de rotation sont

certainement périodiques et toujours petites. Jusqu'à présent

l'observation ne les a pas mises en évidence.

_Désaccord entre la théorie de l'équilibre d'une masse fluide homogène

et la théorie de la libration._--La première théorie donne, comme nous

l'avons vu, pour l'aplatissement de la section principale la plus

déformée 375 x (10<exp>7). La théorie de la libration donne pour

l'aplatissement de cette même section (toujours dans l'hypothèse de

l'homogénéité) 614 x (10<exp>-6), valeur seize fois plus forte.

On ne doit pas se flatter de rétablir l'accord en tenant compte de ce

que la Lune n'est pas homogène. La discordance devient encore plus

grande si l'on suppose, comme il est naturel, que la densité croisse de

la surface au centre.

On doit en conclure que la figure actuelle de la Lune ne répond pas aux

conditions d'équilibre d'une masse fluide. Notre satellite a dû se

déformer d'une manière sensible depuis que sa surface s'est solidifiée,

et cette déformation s'est répercutée sur les constantes de la

libration.

_De l'allongement actuel de la Lune vers la Terre._--Hansen et J.

Herschel ont admis que la Lune, en raison de sa constitution hétérogène,

pouvait présenter un allongement vers la Terre, supérieur même à celui

qu'indique la théorie de la libration, et qui comporte une différence de

1km entre les rayons extrêmes.

Ils ont aussi considéré comme possible une dissymétrie extérieure entre

les deux hémisphères, dissymétrie compensée par la distribution des

masses intérieures de manière à respecter l'isostase. Si l'hémisphère

qui nous fait face est beaucoup plus renflé que l'autre, il forme une

vaste excroissance montagneuse privée d'air et d'eau. L'atmosphère et

les mers seraient reléguées sur l'hémisphère invisible. Cette

dissymétrie contribuerait évidemment à maintenir le grand axe de la Lune

dirigé vers la Terre.

Porté à un certain degré, le renflement pourrait être mis en évidence

par l'étude de la libration. En effet, pour un même déplacement

angulaire autour d'un axe perpendiculaire à la ligne de visée, les

points du centre du disque éprouveraient un déplacement apparent plus

grand que les points voisins des bords, même si l'on suppose la Lune

sphérique. Et, si on la suppose allongée vers la Terre, le déplacement

relatif des points voisins du centre se trouve encore augmenté.

Sur le conseil de Hansen, Gussew a entrepris d'étudier à ce point de vue

deux photographies de Warren de la Rue. Son travail (_Bulletin de

l'Académie de Saint-Pétersbourg_, 14 octobre 1859) conclut à un

allongement énorme 0,055. Ce résultat, bien qu'ayant obtenu

l'assentiment de Hansen, n'a pas été admis en général par les

astronomes.

Récemment M. Franz (_Observations de Königsberg_, Vol. XXXVIII) a repris

la discussion des mesures de Gussew, et montré qu'elles ne justifient

pas ses conclusions. M. Franz a mesuré micrométriquement, dans le même

but, cinq clichés de l'Observatoire Lick, et il a trouvé que

l'allongement vers la Terre est insensible.

_De l'atmosphère de la Lune._--Au moment de la séparation de la Terre et

de la Lune l'attraction prépondérante du globe le plus gros a dû ne

laisser au plus petit qu'une faible fraction de l'atmosphère totale. Il

est vrai que cette atmosphère pouvait être alors beaucoup plus

importante qu'aujourd'hui.

En fait l'atmosphère de la Lune a maintenant une densité extrêmement

faible. Le bord du Soleil n'éprouve ni affaiblissement ni déformation au

voisinage du bord de la Lune dans les éclipses. Le spectre visible de la

Lune est le même que celui de la lumière solaire reçue directement, et

les raies d'origine atmosphérique ne s'y montrent pas plus intenses.

Le critérium qui semble devoir offrir la sensibilité la plus grande est

fourni par les occultations d'étoiles. A l'entrée et à la sortie, dans

une occultation centrale, l'étoile doit paraître déviée, en des sens

contraires, d'un arc égal au double de la réfraction horizontale à la

surface de la Lune. Or la réfraction horizontale atteint sur la Terre

30' à 35'.

D'autre part, la présence d'une atmosphère augmente le rayon apparent de

l'astre dans une mesure qui dépend à la fois de la densité de

l'atmosphère et de sa hauteur, mais qui, certainement, est bien moindre

que le double de la réfraction horizontale. On doit donc, en partant du

diamètre apparent mesuré directement, trouver pour les occultations une

durée trop longue. Inversement le diamètre calculé d'après la durée des

occultations sera plus petit que le diamètre mesuré directement.

Bessel a considéré comme établi par l'expérience que la différence ne

s'élevait pas à 1". Il en a conclu que l'atmosphère devait être au moins

900 fois plus rare à la surface de la Lune qu'à la surface de la Terre.

Cette conclusion paraît excessive. On possède aujourd'hui des

occultations observées plus exactement et en nombre beaucoup plus grand

qu'au temps de Bessel. Leur discussion montre que la différence des

diamètres déterminés par les deux méthodes est bien réelle. On peut

l'estimer à 1" ou même 2" et son signe est bien celui que fait prévoir

la théorie, s'il existe une atmosphère réfringente. Il y a donc lieu de

considérer la limite 1/900 posée par Bessel comme une valeur

vraisemblable de la densité de l'atmosphère lunaire à la surface. A

cause de la moindre pesanteur sur la Lune, l'atmosphère s'y répartirait

sur une hauteur bien plus grande et, à 150km d'altitude, les deux

atmosphères pourraient avoir des densités comparables. Or, à 150km de

hauteur, l'atmosphère terrestre est encore capable de produire des

effets sensibles, de porter les étoiles filantes à l'incandescence, de

diffuser les rayons solaires, de tenir de fines poussières en

suspension.

_Disparition de l'atmosphère lunaire._--L'examen de la surface de notre

satellite donne lieu de penser qu'il a possédé autrefois une atmosphère

plus importante, et que, par la suite, cette enveloppe fluide s'est

résorbée ou dissipée.

La première explication est suggérée par divers phénomènes chimiques.

Une élévation de température de quelques centaines de degrés à la

surface de la Terre ferait rentrer dans l'atmosphère la totalité de

l'eau des mers et une grande partie de l'acide carbonique contenu dans

l'écorce. D'où augmentation très forte dans la hauteur et la pression de

l'atmosphère. Inversement le refroidissement plus rapide du sol lunaire,

joint à sa nature absorbante, a pu fixer dans des combinaisons solides

et soustraire à la circulation la totalité des éléments liquides ou

gazeux.

Mais il se peut aussi que les gaz aient disparu par émission directe

dans l'espace. Les gaz très raréfiés ne suivent plus les lois ordinaires

des mélanges. La hauteur limite de l'atmosphère est variable d'un gaz à

l'autre, et ceux dont le poids atomique est moindre s'élèvent plus haut

que les autres. Or la Lune laisse échapper toute molécule lancée suivant

la verticale ascendante avec une vitesse supérieure à 2km,38 par

seconde. Il est probable que cette vitesse est fréquemment atteinte pour

tous les gaz et que, par suite, la Lune est incapable d'en retenir

aucun.

M. G.-J. Stoney (_Transactions of the R. Dublin Society_, Vol. VI, série

2) admet que la température à la limite de l'atmosphère terrestre est

-66° C. A cette température les molécules d'hydrogène et d'hélium, de

poids atomique 1 et 2, ont respectivement pour vitesse moyenne 1603m et

1133m par seconde. Sur la Terre, où une vitesse de 10km à 12km par

seconde suffit pour assurer l'évasion, l'hydrogène et l'hélium

s'échappent, la vapeur d'eau ne s'échappe pas. Il semble donc qu'une

vitesse égale à 9 ou 10 fois la vitesse moyenne est encore assez

fréquemment réalisée pour qu'une déperdition assez rapide en résulte.

Sur la Lune tous les gaz connus, sans exception, s'échappent à la longue

plus facilement que l'hélium sur la Terre. Il n'y a donc pas à s'étonner

que la Lune n'ait plus d'atmosphère. Mais rien ne dit qu'elle n'en ait

pas eu une assez importante dans le passé.

Que sont devenues ces molécules égarées? Celles dont la vitesse était à

peu près perpendiculaire au mouvement relatif de la Lune ont dû être

reprises par la Terre, surtout lorsque les deux planètes étaient assez

voisines l'une de l'autre. Le plus grand nombre a dû former un anneau de

particules très disséminées, circulant indépendamment les unes des

autres autour du Soleil, et dont l'orbite de la Terre constituait la

ligne centrale. Il y aurait là une explication possible de la lumière

zodiacale.

_De la température de la Lune._--Il n'est pas douteux que la Lune ne se

soit refroidie plus vite que la Terre, par cela seul qu'elle est plus

petite. La Lune est arrivée la première à posséder une croûte assez

épaisse, où la chaleur interne ne contribue plus que dans une mesure

insignifiante à entretenir la température de la surface. Celle-ci

oscille sous l'influence alternative du rayonnement solaire et du

refroidissement nocturne, limité par la présence de l'atmosphère.

On ne peut douter que cette influence de l'atmosphère ne soit

considérable. Dans la zone torride les sommets des très hautes montagnes

sont chargés de neiges perpétuelles, et le refroidissement nocturne y

est bien plus intense que pour les plaines situées à leur base. On ne

voit, pour expliquer cette différence, d'autre motif que la rareté de

l'air et de la vapeur d'eau. Or les sommets des plus hautes montagnes

terrestres sont encore loin d'atteindre la limite supérieure de

l'atmosphère. L'élimination totale de celle-ci serait accompagnée d'un

refroidissement encore plus grand.

Nous devons donc nous attendre à ce que la Lune soit à une basse

température et il est certain, en effet, que la chaleur qu'elle nous

envoie n'est pas sensible pour nos organes, ni même, dans les conditions

ordinaires d'expérience, pour un thermomètre.

Si le refroidissement nocturne est intense sur notre satellite,

l'échauffement dans le jour semble devoir y être important. En effet,

les jours de la Lune valent 14 des nôtres et, dans cet intervalle, tous

les points de la zone équatoriale voient le Soleil passer près de leur

zénith. Quelle que soit la nature de la surface, une certaine fraction

des rayons solaires doit s'y absorber et relever la température. Nous

pouvons d'ailleurs constater à première vue qu'il ne s'accomplit pas de

réflexion spéculaire. Aussi J. Herschel pensait que le point

d'ébullition de l'eau devait être dépassé quotidiennement. D'autres

astronomes ont pensé que le sol lunaire devait approcher de la

température du fer rouge.

En 1846 Melloni, opérant sur le Vésuve à l'aide d'un thermopile et du

galvanomètre récemment inventé, réussit pour la première fois à mettre

en évidence une manifestation sensible de la chaleur renvoyée par la

Lune.

Lord Rosse et le Dr Boeddiker ont obtenu des résultats encore plus nets.

Ils évaluent à 500° C. l'abaissement de température qui se produit sur

la Lune dans le cours d'une éclipse totale. Le refroidissement

consécutif à la disparition du Soleil est donc beaucoup plus rapide que

sur la Terre, ce qui met bien en évidence le rôle protecteur de

l'atmosphère. Les radiations solaires, pénétrant dans le sol terrestre,

s'y transforment en radiations obscures; il paraît probable que

l'atmosphère les retient au passage et que ce défaut de transparence ou

cette faculté de capture résident surtout dans la vapeur d'eau et

l'acide carbonique.

Depuis Langley a réalisé une combinaison beaucoup plus sensible du

thermopile et du galvanomètre. Avec cet appareil, qu'il a nommé

_bolomètre_, il a pu explorer le spectre solaire, du côté de

l'infrarouge, bien au delà des limites antérieurement admises, et il a

reconnu que la majeure partie de l'énergie calorifique du Soleil, les

trois quarts peut-être, réside en dehors du spectre visible. Mais un

autre résultat inattendu des expériences de Langley est que ces rayons

obscurs traversent une atmosphère pure et sèche plus facilement que ne

le fait la chaleur lumineuse.

Dans un travail exécuté avec M. Very et publié en 1889[11] Langley

arrive aux conclusions suivantes:

La partie du disque lunaire qui n'est pas actuellement éclairée du

Soleil ne nous envoie pas plus de chaleur que le fond du ciel.

[Note 11: LANGLEY et VERY, _The temperature of the Moon. American

Journal of Science_, vol. XXXVIII, 3e série.]

La partie du disque lunaire qui voit le Soleil est, sans exception, plus

chaude que le fond du ciel. L'appareil est assez sensible pour

manifester la 1500e partie de la radiation totale de la Lune. La chute

de température qui se produit sur la Lune pendant la durée d'une éclipse

totale n'est pas aussi forte que lord Rosse l'avait pensé. Elle est

cependant supérieure à celle qui se produit dans l'épaisseur de

l'atmosphère terrestre sous une latitude quelconque.

Il y a dans le spectre lunaire deux maxima distincts observables, l'un

correspondant à la radiation réfléchie, l'autre à la radiation propre du

sol.

La position du second maximum, représentant la chaleur rayonnante

invisible, permet une évaluation de la température du sol. Cette

évaluation est fort incertaine. On peut admettre cependant que la

température de la Lune ne s'élève pas au-dessus de 0° centigrade. Il n'y

aurait donc pas, en dehors de l'examen détaillé du sol, de raison

suffisante pour exclure l'idée que la Lune soit, en tout ou en partie,

couverte de glace. Faute d'une température assez élevée cette glace

n'aurait jamais occasion de fondre ou d'émettre des vapeurs sensibles.

Cette conclusion a soulevé des objections nombreuses. On s'explique mal,

en l'absence de tout écran protecteur, ce qui frapperait ainsi les

rayons solaires d'impuissance. M. Very, collaborateur de Langley, a

repris les mesures avec des appareils plus perfectionnés[12]. La

transmission par le verre lui a permis de distinguer, dans la radiation

de la Lune, la radiation solaire réfléchie de celle qui émane réellement

du sol lunaire échauffé. En effet, une lame de verre qui laisse passer

0,77 de la radiation solaire transmet seulement 0,02 de la radiation

d'une source à basse température, telle qu'un cube noirci rempli d'eau

bouillante. Finalement M. Very a trouvé, comme il fallait s'y attendre,

que la surface solide de la Lune, moins réfléchissante que les nuages de

l'atmosphère terrestre, doit mieux profiter de la chaleur incidente. La

température moyenne de l'hémisphère éclairé doit être voisine de +97° C.

Le point qui voit le Soleil au zénith doit s'échauffer jusqu'à +184°,

c'est-à-dire plus que les déserts les plus brûlants de la Terre. Dans

ces conditions, l'existence souterraine est la seule à laquelle

pourraient s'adapter les formes vivantes terrestres.

[Note 12: F.-W. VERY, _The probable range of the temperature of the

Moon. Astrophysical Journal_, vol. VIII, nov. et déc. 1898.]

La terre et la lune: forme extérieure et structure interne · 第 17 / 54 题