VINGT-UNIÈME LEÇON.

Considérations générales sur les phénomènes géométriques élémentaires

des corps célestes.

Les phénomènes géométriques qui peuvent être le sujet de nos recherches

dans le système solaire dont nous faisons partie forment deux classes

bien distinctes: les uns se rapportent à chaque astre envisagé comme

immobile, et comprennent sa distance, sa figure, sa grandeur,

l'atmosphère dont il est peut-être entouré, etc., en un mot tous les

élémens essentiels qui le caractérisent directement; les autres sont

relatifs à l'astre considéré dans ses déplacemens, et se réduisent à la

comparaison mathématique des diverses positions qu'il occupe aux

différentes époques de sa course périodique. Le premier ordre de

phénomènes est, par sa nature, tout-à-fait indépendant du second,

quoique, pour obtenir des déterminations plus exactes, on soit

fréquemment obligé, comme nous allons le voir, de l'y rattacher. Il

continuerait d'avoir lieu quand même le ciel ne nous offrirait plus

d'autre spectacle que la rigoureuse invariabilité de son mouvement

journalier: il serait, dans cette hypothèse idéale, le seul objet de nos

études astronomiques. Au contraire, le second ordre de phénomènes

dépend nécessairement du premier, au moins en ce qui concerne les

positions. Enfin, l'étude des derniers phénomènes doit être, par sa

nature, plus difficile et plus compliquée, en même temps qu'elle

constitue seule le véritable but définitif de la géométrie céleste, la

prévision exacte de l'état du ciel à une époque quelconque, à l'égard

duquel la connaissance des premiers phénomènes n'est qu'un préliminaire

indispensable. Cette division n'est donc point purement artificielle. On

pourra l'exprimer commodément en employant les expressions de phénomènes

_statiques_ pour le premier ordre, et phénomènes _dynamiques_ pour le

second, à la condition toutefois de n'attacher ici à ces termes qu'un

simple sens géométrique. Telle est la division rationnelle d'après

laquelle je me propose d'examiner l'esprit de la géométrie céleste.

Cette leçon sera essentiellement consacrée à la considération des

phénomènes statiques, et je ne ferai qu'y ébaucher l'analyse des

phénomènes dynamiques, dont l'examen, nécessairement, bien plus étendu,

sera le sujet spécial des deux leçons suivantes conformément au tableau

synoptique contenu dans le premier volume de cet ouvrage.

La détermination la plus fondamentale à l'égard des astres consiste

dans l'évaluation de leurs distances à la terre, et, par suite, entre

eux, qui est la première base nécessaire de toutes les spéculations

mathématiques dont les corps célestes peuvent être l'objet, soit sous le

point de vue géométrique, soit sous le point de vue mécanique. Cherchons

à nous faire une juste idée générale des moyens par lesquels on a pu

obtenir cette donnée capitale, relativement à tous les astres de notre

monde.

Il ne saurait exister à cet égard d'autre procédé élémentaire que celui

imaginé, dès l'origine de la géométrie, pour connaître, en général, les

distances des corps inaccessibles. Une telle distance ne peut jamais

être déterminée par la seule direction précise dans laquelle le corps

est aperçu d'un point de vue unique, mais en comparant exactement la

différence des directions qui correspondent à deux points de vue

distincts avec l'écartement mutuel, préalablement bien connu, de ces

deux points de vue. En termes plus géométriques, il est clair que la

distance angulaire observée à chacune des deux stations, entre l'astre

et l'autre station, conjointement avec l'intervalle linéaire de ces

stations, permet de résoudre le triangle rectiligne formé par l'astre et

les deux points de vue, ce qui fait connaître la distance cherchée.

Telle est la méthode fondamentale qui semble, par sa nature, devoir

être exactement applicable à quelque distance que ce soit.

Mais, en l'examinant avec plus d'attention, on reconnaît, au contraire,

qu'elle est en réalité nécessairement limitée, dans les cas

astronomiques, par l'imperfection plus ou moins inévitable des mesures

angulaires, dont le degré actuel de précision a été fixé dans la leçon

précédente. En effet, la résolution de ce triangle exige

indispensablement la connaissance du troisième angle, celui dont le

sommet est au point inaccessible proposé. Si donc, par l'immensité de la

distance, ou par la petitesse de la base, cet angle se trouve être

extrêmement petit, il sera fort mal connu, et, par suite, la distance

sera très inexactement calculée. Cet inconvénient est d'autant plus

possible, qu'un tel angle ne pouvant être, par sa nature, directement

évalué, mais seulement conclu des deux autres, suivant la règle

ordinaire, comme étant le supplément de leur somme, l'incertitude des

observations y sera nécessairement doublée; en sorte que, dans l'état

présent de nos mesures, on n'en pourra pas répondre ordinairement à

moins de deux secondes près. Il suit de là que si l'angle est, en

réalité, moindre que deux secondes, il ne saurait être nullement connu,

et que, dans ce cas, on pourra seulement déterminer une limite

inférieure de la distance cherchée, sans savoir, en aucune manière, si

cette distance est effectivement beaucoup au-delà ou très rapprochée

d'une telle limite.

Dans tous les cas terrestres, nous avons, il est vrai, la faculté

d'échapper complètement à cet inconvénient radical, quelque grande que

puisse être la distance proposée, en augmentant convenablement

l'intervalle des deux stations. C'est pourquoi les longueurs terrestres

sont susceptibles d'être mesurées avec beaucoup plus de précision que

les distances célestes, l'angle à l'objet étant non-seulement toujours

très sensible, mais pouvant même avoir constamment la grandeur que nous

jugeons la plus favorable à l'exactitude du résultat. Il ne saurait en

être ainsi pour les cas célestes, la nécessité qui nous renferme dans

les limites de notre planète imposant des bornes fort étroites, et

souvent, en effet, très insuffisantes, à l'agrandissement possible de

nos bases. Telle est la difficulté fondamentale que présente la

détermination des distances astronomiques, et qui restreint

considérablement nos connaissances à cet égard, comme nous allons

l'expliquer en examinant sous ce rapport les différens cas principaux.

Envisageons d'abord, pour bien fixer les idées, l'astre dont la

distance peut être le plus exactement calculée, en mesurant sur la terre

une très grande base. Quand on voulut déterminer avec toute la précision

possible la parallaxe horizontale de la lune, vers le milieu du siècle

dernier, Lacaille se transporta au cap de Bonne-Espérance et Lalande à

Berlin, afin d'y observer la distance zénithale de cet astre en un même

instant, bien convenu d'avance d'après un signal céleste quelconque, par

exemple au milieu d'une éclipse exactement prévue. Les latitudes et les

longitudes des deux stations, choisies, pour plus de facilité, sous deux

méridiens très rapprochés, permettaient préalablement de connaître sans

peine, du moins comparativement au rayon de la terre, la grandeur

linéaire de la base, qui est à peu près la plus étendue que notre globe

puisse effectivement nous offrir. Cela posé, l'observation directe des

deux distances zénithales procurait immédiatement toutes les données

nécessaires à la résolution du triangle rectiligne d'où résultait la

distance cherchée. Une telle opération, dans laquelle l'angle à la lune

était presque de deux degrés, devait faire connaître très exactement la

distance de cet astre, qui, dans sa valeur moyenne, est d'environ

soixante rayons terrestres, et sur laquelle on peut ainsi garantir que

l'erreur n'excède point deux myriamètres.

Le même moyen pourrait être directement appliqué, quoique avec une

précision bien moins grande, à quelques astres plus éloignés, surtout à

Vénus et même à Mars, dans le moment où ces deux planètes sont à leur

moindre distance de la terre. Mais il devient beaucoup trop incertain à

l'égard du soleil, sur la distance duquel une semblable opération

laisserait une incertitude d'au moins un huitième, ou d'environ deux

millions de myriamètres. Enfin, il est tout-à-fait insuffisant envers

les astres plus lointains de notre système.

L'ingénieux procédé général d'après lequel les astronomes sont enfin

parvenus à surmonter ces difficultés fondamentales, consiste à se servir

des plus petites distances, à l'égard desquelles les bases terrestres

suffisent, afin de s'élever aux plus grandes, d'après la liaison

qu'établissent entre elles certains phénomènes, long-temps inaperçus ou

négligés; de manière, en quelque sorte, à utiliser les premières, comme

d'immenses bases nouvelles, pour l'évaluation des autres. Considérons,

en général, la nature et les limites nécessaires d'un tel procédé.

Il faut, à cet effet, distinguer deux cas essentiels: celui du soleil,

et ensuite celui de tous les autres astres.

Dès l'origine de la véritable astronomie, Aristarque de Samos avait

imaginé un moyen fort ingénieux de rattacher la distance du soleil à

celle de la lune par une considération très simple, propre à faire

comprendre, plus aisément qu'aucune autre, en quoi peuvent généralement

consister de semblables rapprochemens. Nous ne pouvons évaluer

directement le rapport de ces deux distances, parce que, dans le

triangle où elles se trouvent, l'angle à la terre est le seul qui puisse

être immédiatement observé, tandis que, cependant, il faudrait encore

connaître l'angle à la lune, ce qui semble exiger, en général, que les

distances soient données. Or, il y a, dans le cours mensuel de la lune,

un instant particulier où cet angle se trouve être naturellement tout

estimé d'avance; c'est celui de l'un ou l'autre quartier, où il est

nécessairement droit. Il suffirait donc d'observer la distance angulaire

de la lune au soleil au moment exact de la quadrature, pour avoir

aussitôt, par la sécante de cet angle, la valeur du rapport entre la

distance solaire et la distance lunaire. Telle est la méthode

d'Aristarque. Mais, malheureusement, elle ne comporte, en réalité,

aucune précision, vu l'impossibilité de saisir avec l'exactitude

nécessaire le véritable instant de la dichotomie, et la grande influence

qu'une erreur médiocre à cet égard peut exercer sur le résultat final,

l'angle à la terre se trouvant être presque droit. Aussi Aristarque

avait-il trouvé par là que la distance du soleil était seulement

dix-neuf à vingt fois celle de la lune, ce qui est environ vingt fois

trop petit. Sans doute, une opération de ce genre recommencée

aujourd'hui donnerait une conclusion beaucoup moins erronée. Mais il est

certain qu'on ne saurait déterminer ainsi la distance du soleil, même

avec autant d'exactitude que le permettrait l'emploi immédiat d'une base

terrestre. La méthode d'Aristarque ne peut donc servir qu'à indiquer

nettement l'esprit général de ces procédés indirects.

L'observation des passages de Mercure, et surtout de Vénus, sur le

soleil, a offert à Halley, vers le milieu du siècle dernier, un moyen

bien plus détourné, et qui supposait un bien plus grand développement de

la géométrie céleste, mais qui est aussi infiniment plus exact, et le

seul admissible aujourd'hui, pour déterminer la parallaxe relative de

chacun de ces astres et du soleil, et par suite la distance de celui-ci

à la terre, d'après la seule indication de la différence très sensible

que peut présenter la durée du passage observé en deux stations fort

éloignées. Je ne dois caractériser ce procédé que dans la

vingt-troisième leçon quand j'aurai convenablement examiné les lois

astronomiques sur lesquelles il est fondé. Il me suffit ici, après

l'avoir mentionné, de dire, par anticipation, qu'il permet, comme nous

le verrons, d'évaluer la distance du soleil à la terre à moins d'un

centième près. C'est ainsi que les fameuses opérations exécutées sur le

plan de Halley, par divers astronomes, au sujet des passages de Vénus en

1761, et surtout en 1769, ont assigné; à la parallaxe horizontale

moyenne du soleil, une valeur définitive de 8'',6; ce qui revient à dire

que la distance du soleil à la terre est, à très peu près, quatre cents

fois plus grande que la moyenne distance de la lune, indiquée ci-dessus.

L'incertitude d'un tel résultat est, au plus, de 160000 myriamètres.

Cette distance fondamentale étant, ainsi, bien déterminée, la

connaissance du mouvement de la terre permet de la prendre pour base de

l'estimation des autres distances astronomiques plus considérables. Il

suffit, en effet, d'observer la distance angulaire du soleil à l'astre

proposé, à deux époques séparées par un intervalle de six mois, qui

correspond à deux positions diamétralement opposées de la terre dans son

orbite. On a dès lors, pour calculer la distance linéaire de cet astre,

un triangle immense, dont la base est double de la distance de la terre

au soleil. C'est ainsi que la découverte du mouvement de notre planète

nous a permis d'appliquer, à la mesure des espaces célestes, une base

vingt-quatre mille fois plus étendue que la plus grande qui puisse être

conçue sur notre globe. À la vérité, quand il s'agit d'une planète, ce

qui est jusqu'ici le seul cas réel, le déplacement de l'astre, pendant

le temps qui s'écoule entre les deux observations comparatives, doit

nécessairement affecter plus ou moins l'exactitude du résultat. Mais, il

faut considérer, à ce sujet, qu'un tel procédé est exclusivement

destiné, par sa nature, aux planètes les plus lointaines, qui sont, de

toute nécessité, comme nous l'expliquerons dans la suite, les moins

rapides; en sorte qu'on pourrait d'abord, pour une première

approximation, négliger entièrement leur déplacement, surtout à l'égard

d'Uranus. Cela est d'autant moins nuisible que les proportions de notre

monde n'exigent nullement un intervalle de six mois, supposé ci-dessus

afin de présenter d'un seul coup toute la portée du procédé; deux mois

et même un seul suffisent pleinement, envers les planètes les plus

éloignées, pour obtenir, en choisissant des situations favorables, un

angle à l'astre qui soit très appréciable: or, pendant un temps aussi

court, une planète, telle que Saturne par exemple, qui met environ

trente ans à parcourir le ciel, pourra être envisagée comme

sensiblement immobile; et, si l'astre est moins lent, il ne faudra, par

compensation, qu'un moindre intervalle, puisqu'il sera plus rapproché.

Enfin, il est possible de prendre en suffisante considération le petit

déplacement de la planète, d'après la théorie géométrique de son

mouvement propre, dans l'application de laquelle on pourra se contenter

ici de la première approximation déjà obtenue pour la distance cherchée.

C'est ainsi que les astronomes ont pu déterminer avec exactitude les

positions réelles des astres les plus lointains dont notre monde soit

composé. Quand on considère les valeurs de ces distances en myriamètres,

ou seulement même en rayons terrestres, elles sont nécessairement

affectées de l'incertitude indiquée plus haut sur la distance de la

terre au soleil. Mais, si l'on se borne à envisager leurs rapports à

cette dernière distance, ce qui est le cas le plus ordinaire et le seul

important en astronomie, il est clair que le procédé précédent comporte

une précision bien supérieure. Les nombres par lesquels on exprime

habituellement ces rapports, sont certains aujourd'hui jusqu'à la

troisième décimale au moins.

L'immense accroissement de la base d'observation, qui résulte de la

connaissance du mouvement de la terre, est, évidemment, le plus grand

qui nous soit permis: si nous avons pu, en quelque sorte, franchir ainsi

les limites de notre globe, celles de l'orbite qu'il parcourt sont

nécessairement insurmontables. Or, cette base, quelque prodigieuse

qu'elle doive nous paraître, devient, à son tour, du moins jusqu'ici,

totalement illusoire, aussitôt que nous voulons estimer l'éloignement

des astres étrangers à notre système. En lui donnant alors toute

l'étendue possible, par un intervalle de six mois entre les deux

observations, la somme des deux distances angulaires ne laisse point,

pour l'angle à l'étoile, une quantité qui soit même légèrement

supérieure à l'erreur totale d'une telle mesure, dans l'état actuel de

nos moyens. Nous ne pouvons donc assigner encore, à cet égard, qu'une

simple limite inférieure, nécessairement insuffisante, en établissant

seulement avec certitude que l'étoile la plus voisine est, au moins,

deux cent mille fois plus éloignée que le soleil, ou dix mille fois plus

lointaine que la dernière planète de notre système; ce qui suffit

pleinement, il est vrai, pour constater l'indépendance de notre monde.

J'indiquerai dans la suite l'ingénieux procédé récemment imaginé par M.

Savary, et d'après lequel on peut espérer d'obtenir plus tard, pour

certaines étoiles, des limites supérieures de distance, plus ou moins

rapprochées des limites inférieures.

Après avoir déterminé exactement les distances de tous les astres de

notre monde à la terre, il est aisé de comprendre comment on calcule

leurs distances mutuelles, puisque, dans le triangle où chacune est

contenue, deux côtés sont déjà donnés et l'angle à la terre peut

toujours être mesuré. C'est seulement pour la lune et le soleil que les

distances à la terre méritent d'être soigneusement retenues. Quant à

tous nos autres astres, de telles distances sont beaucoup trop variables

et d'ailleurs trop peu importantes en astronomie pour qu'il convienne de

les considérer directement. On doit se borner, comme le font depuis

long-temps les astronomes, à mentionner les distances des planètes au

soleil, et celle de chaque satellite à sa planète, lesquelles

n'éprouvent que de légères variations, dont nous aurons plus tard à nous

occuper.

Tel est l'ensemble des moyens que possède aujourd'hui l'astronomie pour

déterminer les diverses distances célestes. On voit que, comme le bon

sens l'indiquait d'avance, nous les connaissons d'autant plus exactement

qu'elles sont plus petites, au point d'ignorer totalement les plus

considérables. On doit aussi remarquer déjà cette harmonie qui lie

profondément entre elles toutes les parties de la science astronomique,

puisque la détermination la plus simple et la plus élémentaire se trouve

finalement dépendre, dans la plupart des cas, des théories les plus

délicates et les plus compliquées de la géométrie céleste.

J'ai cru devoir insister sur cette première recherche, comme étant la

plus fondamentale, en même temps qu'elle me paraît la plus propre à

faire ressortir l'esprit général des méthodes astronomiques. Cela nous

permettra, d'ailleurs, d'examiner maintenant avec plus de rapidité, sous

le point de vue philosophique de cet ouvrage, les autres déterminations

statiques dont la géométrie céleste est composée.

Les distances des astres à la terre étant une fois bien connues, l'étude

de leur figure et de leur grandeur ne peut plus présenter d'autre

difficulté que celle d'une observation suffisamment précise, en

réservant toutefois la question à l'égard de notre propre planète, qui

sera ci-après spécialement considérée. Cette recherche est, en effet,

par sa nature, du ressort de l'inspection immédiate. L'éloignement même

où ces grands corps sont placés de nos yeux est une circonstance

éminemment favorable qui nous permet d'embrasser d'un seul regard

l'ensemble de leur forme, en même temps que leur mouvement ou le nôtre

nous les fait voir successivement sous tous les aspects possibles. La

distance, il est vrai, pourrait être tellement grande que les dimensions

et, par suite, la forme nous devinssent totalement imperceptibles: tel

est le cas de tous les astres extérieurs à notre monde, qui ne sont

aperçus, dans les plus puissans télescopes, que comme des points

mathématiques d'un très vif éclat, et dont la sphéricité ne nous est

réellement indiquée que par une induction très forte. C'est aussi ce qui

arrive jusqu'ici pour quelques corps secondaires de notre propre

système, pour les satellites d'Uranus par exemple, et même, à un certain

degré, pour les quatre petites planètes situées entre Mars et Jupiter.

Mais tous les astres de quelque importance dans notre monde comportent,

à cet égard, une exploration complète, du moins avec nos instrumens

actuels. Il suffit donc de mesurer soigneusement, par les meilleurs

moyens micrométriques, leurs diamètres apparens dans tous les sens

possibles, pour juger immédiatement de leur véritable figure, après

avoir toutefois effectué les deux corrections fondamentales de la

réfraction et de la parallaxe. Si la figure de la terre a été long-temps

mise en question, et si sa connaissance exacte a exigé les recherches

les plus difficiles et les plus laborieuses, comme je l'indiquerai plus

bas, il n'a jamais pu en être ainsi du soleil et de la lune, et

successivement de tous les autres astres de notre système; à mesure que

le perfectionnement de la vision artificielle a permis de les explorer

assez distinctement. Un seul cas a dû présenter, à cet égard, une

véritable difficulté scientifique. C'est celui des deux singuliers

satellites annulaires dont Saturne est immédiatement entouré.

L'étrangeté de leur figure a exigé que, pour la bien reconnaître,

Huyghens, guidé par des apparences long-temps inexplicables, formât à ce

sujet une heureuse hypothèse, qui a satisfait ensuite à toutes les

observations. Il en a été ainsi, jusqu'à un certain point, dans

l'origine de la science astronomique, à l'égard de la lune, par la

diversité de ses aspects, quoique la plus simple géométrie permette ici

de décider la question. À ces seules exceptions près, l'inspection

immédiate a évidemment suffi pour reconnaître la sphéricité presque

parfaite de tous nos astres[5], et pour s'apercevoir plus tard qu'ils

sont tous légèrement aplatis dans le sens de leur axe de rotation et

renflés dans leur équateur. La quantité de cet aplatissement a pu même

être exactement mesurée avec des micromètres perfectionnés. Le résultat

général de ces mesures a été de montrer, ce me semble, que les astres

sont d'autant plus aplatis que leur rotation est plus rapide, depuis

l'aplatissement presque imperceptible de la lune ou de Vénus, jusqu'à

l'aplatissement d'environ 1/12 dans Jupiter ou dans Saturne; ce que nous

verrons plus tard être conforme à la théorie de la gravitation.

[Note 5: Il semble nécessaire d'en excepter les quatre

petites planètes découvertes depuis le commencement de ce

siècle, et dont la forme semble être beaucoup moins

régulière, autant que leur faible étendue et leur grand

éloignement permettent jusqu'ici d'en juger.]

Quant à la véritable grandeur des corps célestes, un calcul très facile

la déduit immédiatement de la mesure du diamètre apparent combinée avec

la détermination de la distance. Car, la sécante du demi-diamètre

apparent d'un corps sphérique est évidemment égale au rapport entre son

rayon réel et sa distance à l'oeil; ce qui permet d'évaluer maintenant

ce rayon, et, par suite, la surface et le volume. L'homme n'a eu si

long-temps des idées profondément erronées des vraies dimensions des

astres que parce que leurs distances réelles lui étaient inconnues;

quoique, d'ailleurs, par son ignorance des lois de la vision, il n'ait

pas toujours maintenu une exacte harmonie entre les fausses notions

qu'il se formait des unes et des autres.

Le résultat général de ces diverses déterminations pour tous les astres

de notre monde, comparé avec l'ordre fondamental de leurs distances au

soleil, ne se montre assujetti jusqu'à présent à aucune règle. On y

remarque seulement que le soleil est beaucoup plus volumineux que tous

les autres corps de ce système, même réunis; et, en général, que les

satellites sont aussi beaucoup moindres que leurs planètes, comme

l'exige la mécanique céleste.

Il est presque superflu d'ajouter ici que notre ignorance à l'égard des

distances effectives de tous les corps extérieurs à notre monde, nous

interdit toute connaissance de leurs vraies dimensions, quand même nous

parviendrions, à l'aide de plus puissans télescopes, à mesurer leurs

diamètres apparens. Nous avons seulement lieu de penser vaguement que

leur volume doit être analogue à celui de notre soleil.

Une question secondaire, mais qui n'est point sans intérêt, se rattache

à l'étude de la figure et de la grandeur des astres, dont elle est, en

quelque sorte, un complément minutieux. C'est l'évaluation exacte de la

hauteur des petites aspérités qui recouvrent leur surface, à la façon de

nos montagnes. Rien n'est plus propre peut-être qu'une telle estimation

à rendre sensible la puissance de nos lunettes actuelles et la

précision qu'ont acquis nos moyens micrométriques.

On conçoit, en général, que l'un quelconque des astres intérieurs à

notre monde doit avoir un hémisphère éclairé par le soleil et un autre

hémisphère visible de la terre; et que nous apercevons seulement la

portion commune, plus ou moins étendue suivant les divers aspects, de

ces deux hémisphères, dont chacun serait d'ailleurs nettement terminé

par un cercle, si la surface était parfaitement polie. Cela posé, s'il

existe, dans la partie invisible de l'hémisphère éclairé, ou dans la

partie obscure de l'hémisphère visible, et tout près de la ligne de

séparation, une montagne suffisamment élevée, son sommet nous apparaîtra

nécessairement, dans l'image de l'astre, comme un point isolé extérieur

au disque régulier, et dont la distance à ce disque, ainsi que la

situation, exactement appréciées l'une et l'autre à l'aide d'un bon

micromètre, nous permettront de déterminer, avec plus ou moins de

précision, par un calcul trigonométrique fort simple, la hauteur

cherchée, d'abord comparativement au rayon de l'astre, et finalement en

mètres si nous le désirons. Le degré de précision que comporte une

estimation aussi délicate dépend, évidemment, de l'étendue et de la

netteté du disque; et l'absence d'atmosphère doit aussi contribuer à

l'augmenter. Aucun astre, sous ces divers rapports, ne peut être plus

exactement exploré, à cet égard, que la lune, dont les principales

montagnes sont peut-être mieux mesurées aujourd'hui, d'après les

opérations de M. Schroëter, qu'un grand nombre des montagnes terrestres.

Il est remarquable qu'elles soient, en général, plus élevées que nos

plus hautes montagnes, puisqu'on en trouve de huit mille mètres au

moins, ce qui est surtout frappant par contraste avec un diamètre plus

de trois fois moindre. La même singularité s'observe à l'égard de Vénus

et de Mercure, seules planètes qui aient pu jusqu'ici permettre une

semblable détermination, bien moins exacte toutefois que pour la lune;

M. Schroëter a trouvé que leurs montagnes atteignent jusqu'à quatre

myriamètres environ, dans la première, qui est à peu près égale en

grandeur à la terre, et deux dans la seconde, dont le diamètre est

presque trois fois moindre.

Une recherche plus importante, qui complète naturellement l'étude de la

figure et de la grandeur des astres, consiste à évaluer l'étendue et

l'intensité de leurs atmosphères. Elle est fondée sur la déviation

appréciable que ces atmosphères doivent imprimer à la lumière des

astres extérieurs à notre monde, devant lesquels vient se placer en

ligne droite l'astre intérieur proposé; ce qui constitue ce genre

particulier d'éclipses, connu sous le nom d'occultations d'étoiles, et

qui est, comme tout autre, et même mieux qu'aucun autre, susceptible

d'être exactement calculé. Cette déviation, qui est parfaitement

semblable à la réfraction horizontale de notre atmosphère, peut être

surtout estimée d'une manière extrêmement précise, par un procédé

indirect, qui ne nous serait point applicable, d'après l'influence très

sensible qu'elle exerce sur la durée totale de l'occultation. Par le

simple mouvement diurne du ciel, cette durée serait naturellement

indéfinie; mais elle est, en réalité, plus ou moins longue, suivant le

mouvement propre plus ou moins lent de l'astre proposé. On peut la

calculer d'avance avec exactitude, d'après la vitesse angulaire et la

direction de ce mouvement, comparées au diamètre apparent de l'astre, et

modifiées d'ailleurs par le mouvement de l'observateur lui-même. Or,

maintenant, la réfraction atmosphérique doit, en réalité, diminuer, plus

ou moins selon les différens astres, mais toujours très notablement,

cette durée géométrique; car elle retarde le commencement de

l'occultation, et elle en accélère la fin. Cette influence, entièrement

comparable à celle qui prolonge un peu la présence du soleil sur notre

horizon, est d'ailleurs beaucoup plus grande; elle quadruple en quelque

sorte l'effet direct de la réfraction, puisqu'on cumule ainsi la

déviation éprouvée par la lumière à sa sortie de l'atmosphère aussi bien

qu'à son entrée, et cela tant à la fin de l'occultation qu'au

commencement. On pourra donc, en comparant la durée effective de cette

occultation avec sa durée mathématique, connaître, d'après l'excès plus

ou moins grand de celle-ci sur l'autre, la valeur de la réfraction

horizontale de l'atmosphère proposée, bien plus exactement que par

aucune observation directe. Le degré de précision que comporte cette

détermination compliquée, et qui est évidemment mesuré par le temps plus

ou moins long que l'occultation doit durer, est très inégal suivant les

différens astres. C'est ainsi que, pour la lune, qui offre, il est vrai,

le cas le plus favorable, on a pu garantir que la réfraction

horizontale, dont la valeur est, sur notre terre, de trente-quatre

minutes, ne s'élève pas à une seule seconde, d'après les mesures de M.

Schroëter, et que, par conséquent, il n'y existe aucune atmosphère

appréciable, ce qui a été confirmé plus tard par M. Arago, d'après un

tout autre genre d'observations, relatif à la polarisation de la

lumière que réfléchissent sous certaines incidences les surfaces

liquides, et d'où il est résulté qu'il n'y a point, à la surface de la

lune, de grandes masses liquides, susceptibles de former une atmosphère.

Parmi tous les autres cas, le mieux connu est celui de Vénus, où M.

Schroëter a constaté une réfraction horizontale de trente minutes

vingt-quatre secondes.

Quant à l'étendue des atmosphères, il est clair qu'elle est appréciable,

jusqu'à un certain point, en examinant, soit d'après le procédé

précédent, soit à l'aide d'une observation directe, à quelle distance de

la planète peut cesser l'action réfringente. Mais, comme la réfraction

décroît graduellement à mesure qu'on s'éloigne de l'astre, elle finit

par devenir assez faible pour ne plus exercer aucune influence bien

sensible, quoique les limites de l'atmosphère soient peut-être encore

très reculées. Le résultat le plus singulier, à cet égard, est celui des

planètes télescopiques, en exceptant Vesta, dont les atmosphères sont

vraiment monstrueuses; la hauteur de l'atmosphère de Pallas surtout

excède, suivant M. Schroëter, douze fois le rayon de la planète. Le cas

normal, dans l'ensemble du système solaire, semble être cependant, comme

pour la terre, une très petite étendue atmosphérique comparativement

aux dimensions de l'astre, quoique l'extrême incertitude de ce genre

d'exploration ne permette encore de rien affirmer bien positivement à ce

sujet.

Pour compléter l'examen des phénomènes statiques étudiés en géométrie

céleste, il me reste enfin à considérer la question fondamentale de la

figure et de la grandeur de la terre, qui a dû ci-dessus être

soigneusement réservée, à cause de sa nature toute spéciale.

Si l'inspection immédiate a dû suffire pour connaître, d'après leurs

distances, les dimensions et la forme de tous les astres de notre monde,

il est évident que cela ne pouvait être à l'égard de la planète que nous

habitons. L'impossibilité absolue où nous sommes de nous en écarter

assez pour en apercevoir l'ensemble d'un seul coup d'oeil ne nous a

permis de connaître exactement sa véritable figure qu'à l'aide de

raisonnemens mathématiques très compliqués, fondés sur une longue suite

d'observations indirectes, laborieusement accumulées. Quoiqu'une telle

question se rattache aux plus hautes théories de la mécanique céleste,

et malgré même que la première impulsion des plus grands travaux

géométriques à cet égard soit réellement due à une conception mécanique,

je dois néanmoins me réduire ici, autant que possible, à considérer ce

sujet sous le point de vue purement géométrique, devant l'envisager plus

tard sous le rapport mécanique.

À la naissance de l'astronomie mathématique, les variations que présente

dans les différens lieux le spectacle général du mouvement diurne ont

d'abord fourni la preuve géométrique de la figure sphérique de la terre.

Il a suffi, pour s'en convaincre, de constater que le changement éprouvé

par la hauteur du pôle sur chaque horizon était toujours exactement

proportionnel à la longueur du chemin parcouru suivant un même méridien

quelconque, ce qui est un caractère évident et exclusif de la sphère.

Or, cette comparaison primitive, sans cesse développée et perfectionnée

pendant vingt siècles, est la véritable et unique source de toutes nos

connaissances géométriques sur la forme et la grandeur de notre planète.

L'explication en sera simplifiée si, sans nous occuper d'abord de la

figure, et continuant à la supposer parfaitement sphérique, nous

cherchons à déterminer la grandeur, comme l'ont réellement fait les

astronomes; car la connaissance de la forme n'a pu être perfectionnée

que par la comparaison des mesures effectuées en des lieux différens.

Dans ce cas, comme dans tout autre, la figure d'un corps n'est

appréciable qu'en comparant ses dimensions en divers sens: il n'y a ici

de particulier que la difficulté de les mesurer.

Le principe fondamental de cette importante détermination a été établi,

dès les premiers temps de l'école d'Alexandrie, par Ératosthène. Il

consiste, sous sa forme la plus simple et la plus ordinaire, à mesurer

la longueur effective d'une portion plus ou moins grande d'un méridien

quelconque, pour en conclure celle de la circonférence entière, et par

suite du rayon, d'après les hauteurs comparatives du pôle observées aux

deux extrémités de l'arc. On pourrait choisir, sans doute, au lieu d'un

méridien, un grand cercle quelconque, et même un petit cercle; mais

l'opération deviendrait plus compliquée et plus incertaine, sans

procurer d'ailleurs aucune facilité réelle.

Quelque reculée que soit l'origine de cette idée générale, elle n'a pu

être, en réalité, convenablement appliquée que dans la célèbre opération

conçue et exécutée par Picard, vers le milieu de l'avant-dernier siècle,

pour mesurer le degré entre Paris et Amiens; soit que, jusque alors, la

hauteur du pôle ne pût pas être connue d'une manière suffisamment

exacte; soit, surtout, qu'on n'eût point imaginé de déterminer la

longueur de l'arc par des procédés purement trigonométriques. Tel est

le vrai point de départ des grands travaux géodésiques exécutés depuis,

et qui ont très peu changé la valeur moyenne du rayon terrestre que

Picard avait obtenue.

Malgré le penchant naturel à regarder la terre comme une sphère

parfaite, le simple désir de perfectionner cette mesure fondamentale, en

donnant à l'arc plus d'étendue, aurait sans doute inévitablement conduit

à découvrir la vraie figure, par la seule inégalité des degrés les plus

opposés. Mais cette importante connaissance eût été certainement très

retardée, puisque le premier prolongement, inexactement opéré par

Jacques Cassini et La Hire, et d'ailleurs trop peu considérable, avait

d'abord donné, comme on sait, une figure inverse de la véritable. Cette

réflexion doit faire sentir, quoique ce ne soit pas ici le moment de

l'expliquer davantage, combien a été nécessaire, pour hâter cette

découverte, la grande impulsion donnée par Newton, qui, d'après la seule

théorie de la gravitation, et sans aucun autre fait que le simple

raccourcissement du pendule à secondes à Cayenne, eut l'heureuse

hardiesse de décider que notre globe devait être nécessairement aplati à

ses pôles et renflé à son équateur, dans le rapport de 229 à 230.

Ce trait de génie devint l'origine de la controverse, prolongée pendant

plus d'un demi-siècle, entre les géomètres proprement dits, pour

lesquels la théorie newtonienne avait une pleine évidence, et les

astronomes, qui ne croyaient point devoir prononcer contrairement à des

mesures directes. Rien n'a plus excité qu'un tel débat à entreprendre

les mémorables opérations qui, faisant cesser cette sorte d'anarchie

scientifique, ont mis enfin les observations en harmonie avec les

principes, et déterminé exactement la forme réelle de notre planète.

Si la terre était rigoureusement sphérique, les degrés du méridien

seraient parfaitement égaux, à quelque latitude qu'ils fussent mesurés:

ainsi, le seul fait de leur inégalité constate directement le défaut de

sphéricité. D'une autre part, si la terre est aplatie dans un sens

quelconque, il est clair qu'il faudra parcourir un arc plus étendu pour

que le pôle s'élève sur l'horizon d'un degré de plus, à mesure que la

courbure deviendra moindre. Toute la question se réduit donc

essentiellement à savoir dans quel sens effectif a lieu l'accroissement

des degrés. Mais l'aplatissement réel devant, en tout cas, être fort

petit, ce qu'indiquait clairement le fait même d'une telle indécision,

il ne saurait être sensible dans la comparaison de degrés très

rapprochés, et l'on ne pouvait le découvrir irrécusablement qu'en

confrontant les degrés les plus différens. Tel est le motif rationnel de

la grande expédition scientifique exécutée, il y a un siècle, par les

académiciens français, pour aller mesurer, les uns à l'équateur, les

autres aussi près que possible du pôle, les deux degrés extrêmes, dont

la comparaison, soit entre eux, soit avec le degré de Picard, termina

enfin, à la satisfaction générale, cette longue contestation, en

confirmant la profonde justesse de la pensée de Newton, et même

l'exactitude très approchée de son calcul. Cette conclusion a été de

plus en plus vérifiée par toutes les mesurés exécutées depuis en divers

pays, et surtout par la plus importante d'entre elles, cette que

Delambre et Méchain parvinrent à effectuer avec une si merveilleuse

précision, au milieu de l'époque la plus orageuse, de Dunkerque à

Barcelone, pour la fondation du nouveau système métrique, et qui a été

ensuite considérablement prolongée par différens astronomes. Le

perfectionnement des procédés a permis de constater, entre des limites

moins écartées, l'accroissement continuel des degrés à mesure qu'on

s'avance vers le pôle.

En supposant à la terre la forme rigoureuse d'un ellipsoïde de

révolution, la seule comparaison entre deux degrés évalués à des

latitudes quelconques bien connues doit suffire pour déterminer, d'après

la théorie de l'ellipse, le vrai rapport des deux axes. Si donc on en a

mesuré un plus grand nombre, en les comparant deux à deux de toutes les

manières possibles, on doit toujours trouver le même aplatissement, ou

bien la véritable figure ne serait pas encore obtenue, et il faudrait

alors construire une nouvelle hypothèse, nécessairement plus compliquée:

celle, par exemple, d'un ellipsoïde à trois axes inégaux. Tel est l'état

d'indécision où l'on se trouve aujourd'hui, d'après les mesures les plus

parfaites. L'aplatissement de 1/300, indiqué par l'ensemble des

opérations, s'écarte trop peu de chacune d'elles, pour qu'on puisse

affirmer que cette différence ne tient pas à ce qui reste encore

d'incertitude inévitable dans les résultats des observations. D'un autre

côté, la comparaison de quelques degrés mesurés à la même latitude, sous

des méridiens différens ou dans les deux hémisphères, tend à démontrer

que la terre n'est pas un véritable ellipsoïde de révolution. Cette

figure et cet aplatissement sont cependant encore généralement adoptés.

Quels que puissent être, sous ce rapport, les progrès des opérations

futures, il restera toujours bien certain que cette hypothèse s'écarte

extrêmement peu de la réalité, et beaucoup moins que la sphère ne

différait de l'ellipsoïde régulier. Or, cette dernière différence est

déjà assez petite pour être négligeable sans inconvénient dans la

plupart des cas usuels, excepté dans les questions les plus délicates de

la mécanique céleste. Aucune recherche n'exige jusqu'ici qu'on ait égard

à l'irrégularité de l'ellipsoïde; ce qui reste à désirer à ce sujet ne

saurait donc avoir une véritable importance. La figure précise de notre

planète est probablement très compliquée à cause des influences locales,

qui, en descendant dans un détail trop minutieux, doivent nécessairement

devenir sensibles. Il faut donc reconnaître que toute connaissance

absolue nous est interdite à cet égard, comme à tout autre, et nous

devons nous contenter de compliquer nos approximations à mesure que de

nouveaux phénomènes viennent réellement à l'exiger.

Aucun exemple ne rend plus sensible cette marche rationnelle de l'esprit

humain une fois engagé dans la direction positive, que l'histoire

générale des travaux sur la figure de la terre, depuis l'école

d'Alexandrie jusqu'à nos jours. Quelque différence qu'aient présentée

les opinions scientifiques successivement adoptées à ce sujet, chacune

d'elles a conservé indéfiniment la propriété de correspondre aux

phénomènes qui l'ont inspirée, et de pouvoir être toujours employée,

même aujourd'hui, lorsqu'il s'agit seulement de considérer ces mêmes

phénomènes. C'est ainsi que, en conservant une exacte harmonie entre la

précision de nos théories et celle dont nous avons besoin dans nos

déterminations, l'ensemble de nos études positives présente, en tout

genre, malgré les révolutions scientifiques, un véritable caractère de

stabilité, propre à détruire entièrement le reproche d'arbitraire

suggéré si souvent à des esprits superficiels par le spectacle

inattentif de ces variations.

Après avoir suffisamment considéré l'étude générale des phénomènes

géométriques que présentent les astres de notre monde envisagés dans

l'état de repos, je dois commencer l'examen philosophique de la théorie

géométrique de leurs mouvemens, qui sera complété dans les deux leçons

suivantes.

Le mouvement d'un astre, comme celui de tout autre corps, est toujours

composé de translation et de rotation. La liaison de ces deux mouvemens

est tellement naturelle, ainsi que nous l'avons vu en philosophie

mathématique, que la seule connaissance de l'un est un motif extrêmement

puissant de présumer l'existence de l'autre. Néanmoins, il est

indispensable, en géométrie céleste, de les étudier séparément, car ils

présentent des difficultés très inégales.

Quoique les rotations de nos astres aient été connues beaucoup plus tard

que leurs translations, vu l'impossibilité de les observer à l'oeil nu,

leur étude n'en est pas moins, en réalité, bien plus facile sous le

point de vue géométrique, et c'est justement l'inverse sous le point de

vue mécanique. Il est d'abord évident que ces rotations peuvent être

déterminées géométriquement, sans qu'il soit nécessaire d'avoir aucun

égard aux mouvemens de l'observateur lui-même, qui doivent être pris, au

contraire, en considération essentielle quand il s'agit d'explorer les

translations. En second lieu, la connaissance des rotations est en

elle-même d'une bien plus grande simplicité, puisque la question

d'orbite, qui constitue la principale difficulté de l'étude des

translations, en est nécessairement exclue: elle se rapproche beaucoup,

par sa nature, des recherches purement statiques dont nous venons de

nous occuper. L'ensemble de ces motifs ne permet point d'hésiter, ce me

semble, à placer désormais l'étude des rotations avant celle des

translations, dans toute exposition rationnelle de la géométrie

céleste.

La connaissance des rotations célestes a commencé par la découverte que

fit Galilée de la rotation du soleil, la plus aisée de toutes à

déterminer, et qui ne pouvait manquer de suivre presque immédiatement

l'invention du télescope. La méthode très simple imaginée dans cette

première occasion a été, au fond, constamment la même pour tous les

autres cas, qui ne diffèrent que par la difficulté plus ou moins grande

de l'observation: elle est directement indiquée par la nature même du

problème. En effet, la rotation d'une sphère inaccessible et très

éloignée serait impossible à apercevoir, si sa surface était

parfaitement polie et exactement uniforme. Mais il suffit de pouvoir y

distinguer, soit par leur obscurité, soit, au contraire, par leur éclat,

ou de toute autre manière, quelques points reconnaissables, qui soient

réellement adhérens à la surface, ou du moins susceptibles d'être

regardés comme tels pendant un certain temps (et tel est aujourd'hui le

cas de presque tous nos astres intérieurs), pour que l'examen attentif

de leur déplacement graduel sur l'image totale permette la détermination

géométrique de cette rotation. Un cercle étant connu par trois de ses

points, on pourrait, à la rigueur, se borner à observer exactement

trois positions successives de l'un quelconque des indices ainsi

choisis, en notant avec soin les époques correspondantes. D'après ces

données, un calcul géométrique, d'ailleurs un peu compliqué,

déterminerait entièrement le parallèle décrit par cet indice, comme le

temps employé à le parcourir; conséquemment, la durée totale de la

rotation et l'axe autour duquel elle s'effectue seraient ainsi

exactement connus. Mais il est évidemment indispensable de combiner un

plus grand nombre de positions, et surtout de varier, autant que

possible, les indices, pour obtenir des moyens de vérification dans des

opérations aussi délicates, qui reposent entièrement sur les seules

variations de la différence très petite que présentent, à chaque

instant, l'ascension droite et la déclinaison de l'indice comparées à

celles du centre de l'astre. Ces comparaisons étaient, en outre,

primitivement nécessaires afin de constater l'uniformité réelle de la

rotation. Il faut d'ailleurs remarquer que l'observation directe de la

durée totale d'une révolution, fondée sur le retour exact du même indice

à la même situation, fournit un moyen général de vérification très

précieux; pourvu que l'on soit bien assuré de l'invariabilité relative

des indices, et même, si la rotation est un peu lente, ce qui n'a guère

lieu qu'à l'égard du soleil et de la lune, qu'on ait suffisamment tenu

compte du déplacement propre de l'observateur dans cet intervalle.

D'après l'ensemble des conditions du problème, cette détermination doit

offrir évidemment un degré de précision très inégal suivant les

différens astres. Excepté pour le soleil et la lune, elle exige

indispensablement l'emploi des moyens d'observation les plus

perfectionnés que possède l'astronomie, dont elle constitue peut-être

l'exploration pratique la plus délicate, non-seulement par la difficulté

des mesures, mais aussi à cause des illusions presque inévitables

auxquelles on est alors exposé, et qui ne peuvent être prévenues qu'à

l'aide d'une sorte d'éducation spéciale et graduelle de l'oeil. On se

figure aisément quels obstacles doit présenter le succès d'une telle

opération, d'après ce seul fait, qu'un observateur exact et

recommandable, Bianchini, a pu s'y tromper au point de supposer la

rotation de Vénus vingt-quatre fois plus lente qu'elle n'est

effectivement. Il y a même des planètes trop éloignées ou trop petites,

Uranus, d'une part, et les quatre planètes télescopiques de l'autre,

dont la rotation n'est encore nullement déterminée, son existence étant

seulement admise _à priori_, par une analogie et surtout par une

induction très puissantes. Il en est ainsi d'ailleurs des satellites de

Jupiter et de Saturne, et, à plus forte raison, de ceux d'Uranus, sauf

toutefois les motifs généraux qu'on a de penser que, à leur égard comme

envers la lune, la durée de la rotation est nécessairement égale à celle

de leur circulation autour de la planète correspondante, d'après une

notion de mécanique céleste qui sera indiquée en son lieu.

Parmi les rotations bien connues, on n'aperçoit jusqu'ici aucune trace

de loi régulière, au sujet de leur durée, qui ne se lie ni aux

distances, ni aux grandeurs, et qui paraît seulement, comme je l'ai noté

plus haut, avoir une sorte de relation générale avec le degré

d'aplatissement: encore cette analogie n'est-elle point sans exception,

l'aplatissement de Mars étant beaucoup plus prononcé que celui de la

terre ou de Vénus, et sa rotation n'étant certainement point plus

rapide. Il faut toutefois remarquer que la rotation du soleil est

beaucoup plus lente que celle d'aucune planète. Mais, si les durées des

rotations, quoique d'ailleurs rigoureusement invariables, semblent

tout-à-fait irrégulières, il n'en est nullement ainsi de leurs

directions, ces mouvemens ayant toujours lieu de l'ouest à l'est dans

toutes les parties de notre monde, et suivant des plans très peu

inclinés sur celui de l'équateur solaire; ce qui constitue une donnée

générale fort importante sous le point de vue cosmogonique.

Passons maintenant à l'examen des mouvemens de translation, dont

l'étude, beaucoup plus compliquée, est aussi bien autrement importante,

en égard au but définitif des recherches astronomiques, la prévision

exacte de l'état du ciel à une époque future quelconque, dont je ne

saurais craindre de rappeler trop souvent la considération formelle.

Outre que le mouvement de la terre constitue directement une partie fort

essentielle de cette grande recherche, il ne saurait évidemment être

indifférent, à l'égard des autres astres, de regarder l'observateur

comme fixe ou comme mobile, puisque son déplacement doit notablement

affecter, de toute nécessité, sa manière d'apercevoir les divers

mouvemens extérieurs. On peut bien, à la vérité, décider avec certitude,

sans cette connaissance préalable, que le soleil et non la terre est le

vrai centre des mouvemens de toutes les planètes, comme l'avait reconnu

Tycho-Brahé, en niant notre propre mouvement: car il suffit pour cela de

constater, d'après les procédés indiqués dans cette leçon, que les

distances des planètes au soleil sont très peu variables, tandis que, au

contraire, leurs distances à la terre varient extrêmement; et, en

second lieu, que la distance solaire de chaque planète inférieure est

constamment moindre, et celle d'une planète supérieure constamment plus

grande que l'intervalle entre le soleil et la terre: ce qui résulte des

plus simples observations de parallaxe et de diamètre apparent. Mais on

ne peut aller plus loin, et déterminer la vraie figure des orbites

planétaires, ainsi que la manière dont elles sont parcourues, sans tenir

un compte exact et indispensable du déplacement de l'observateur. C'est

pourquoi la leçon suivante sera tout entière consacrée à l'examen de la

théorie fondamentale du mouvement de la terre, après quoi nous pourrons

poursuivre, d'une manière vraiment rationnelle, l'étude générale des

mouvemens planétaires. Toutefois, il convient, ce me semble, de

compléter la leçon actuelle, en considérant la détermination de

certaines données capitales au sujet de ces mouvemens, qui peuvent être

obtenues, comme elles l'ont été en effet, sans avoir égard à notre

mouvement, et dont la théorie, parfaitement analogue à celle qui vient

d'être caractérisée pour les rotations, présente aussi la simplicité

essentielle des recherches purement statiques; en sorte que

l'homogénéité de cette leçon sera pleinement maintenue. Je veux parler

de la connaissance des plans des orbites et de la durée des révolutions

sidérales, entièrement indépendante, par sa nature, de tout ce qui

concerne la figure des orbites et la vitesse variable de l'astre. On

peut même, pour plus de simplicité, regarder ici tous les mouvemens

comme circulaires et uniformes, ainsi que les astronomes ont dû le faire

primitivement.

Cela posé, il est évident, comme dans le cas des rotations, que, un plan

étant déterminé par trois points, il suffit d'observer trois positions

différentes de l'astre pour en conclure géométriquement la situation du

plan de son orbite. Dans ces opérations, les astronomes ont renoncé

depuis long-temps à employer les déclinaisons et les ascensions droites,

qui continuent toutefois à être les seules coordonnées directement

observées, afin d'adopter l'usage plus commode de deux autres

coordonnées sphériques, connues sous les noms impropres de _latitude_ et

_longitude_ astronomiques, et qui sont exactement, par rapport à

l'écliptique, l'analogue des premières à l'égard de l'équateur. Cette

substitution, qui permet de comparer plus aisément les mouvemens des

planètes à celui de la terre, s'effectue aisément par des formules

trigonométriques invariables, qui conduisent du premier système au

second[6]. Après avoir déterminé ainsi la latitude et la longitude de

l'astre dans les trois positions considérées, on en déduit la situation

de ses _noeuds_, c'est-à-dire la ligne suivant laquelle son orbite

rencontre le plan de l'écliptique, et l'inclinaison de l'orbite sur ce

plan. Il est d'ailleurs évident que toutes les autres positions

observées fourniront autant de moyens de vérifier et de rectifier cette

importante détermination du plan de l'orbite, en ayant soin, pour plus

de sûreté, de comparer entre elles des positions suffisamment éloignées.

On voit que ce cas comporte, par sa nature, une précision bien plus

grande que celui des rotations.

[Note 6: Il serait peut-être plus convenable encore de

prendre pour terme de comparaison le plan de l'équateur

solaire, du moins jusqu'à l'époque d'une exacte connaissance

de ce qu'on appelle le _plan invariable_. Les coordonnées ne

se ressentiraient plus ainsi de la considération spéciale

d'une planète unique, et d'ailleurs les orbites planétaires

s'approchent en général davantage de ce plan que de celui de

l'écliptique. Cette transformation, si jamais elle est jugée

utile, s'effectuera évidemment par les mêmes formules qui

nous font passer de notre équateur à l'écliptique, en y

changeant seulement quelques coefficiens. Au reste,

l'équateur terrestre continuera nécessairement à être le

terme immédiat de comparaison le plus commode dans toutes

les observations.]

C'est par là qu'on a reconnu que les plans de toutes les orbites

planétaires passent par le soleil, et de même à l'égard des divers

satellites d'une planète quelconque; et que ces plans sont, en général,

peu inclinés sur l'écliptique, et encore moins sur le plan de l'équateur

solaire, sauf les quatre planètes télescopiques où l'on trouve des

inclinaisons beaucoup plus considérables.

Quant à la durée des révolutions sidérales, elle peut évidemment,

d'abord, être directement observée, d'après le retour de l'astre à la

même situation par rapport au centre de son mouvement. Les temps écoulés

entre les trois positions successives considérées ci-dessus

permettraient même de l'évaluer, comme dans le cas des rotations, sans

attendre une révolution complète, souvent très lente, si l'on supposait

l'uniformité du mouvement ainsi qu'on le peut pour une première

approximation. La connaissance complète de la loi géométrique de ce

mouvement donne le moyen de déduire de cette observation partielle une

détermination exacte, ainsi que nous l'expliquerons plus tard.

Les valeurs de ces temps périodiques ne sont point, comme toutes les

autres données examinées dans cette leçon, irrégulièrement réparties

entre les différens astres de notre monde. En les comparant avec les

distances de ces astres aux centres de leurs mouvemens, on reconnaît

aussitôt que la révolution est toujours d'autant plus rapide qu'elle est

plus courte, et que sa durée croît même plus promptement que la

distance correspondante; en sorte que la vitesse moyenne diminue à

mesure que la distance augmente. Il existe entre ces deux élémens

essentiels une harmonie fondamentale qui sera examinée dans la

vingt-troisième leçon, et dont la découverte, due au génie de Képler,

est un des plus beaux résultats généraux de la géométrie céleste et une

des bases les plus indispensables de la mécanique céleste.

Tel est l'esprit des divers procédés par lesquels la géométrie céleste

détermine, d'une manière sûre et précise, les différentes données

élémentaires qui caractérisent chacun des astres de notre système, et

qui nous permettront de nous élever à la connaissance exacte des vraies

lois géométriques de leurs mouvemens lorsque ceux de notre propre

planète, d'ailleurs si importans en eux-mêmes, auront été préalablement

considérés dans la leçon suivante. Il eût été contraire à la nature de

cet ouvrage d'insérer ici, pour une quelconque de ces données, aucun de

ces tableaux numériques que l'on doit trouver dans les traités

d'astronomie, et dont tout le monde peut même aujourd'hui consulter

aisément les plus importans dans l'_Annuaire du Bureau des longitudes_,

ou dans tout autre recueil de ce genre.

Cours de philosophie positive. (2/6) · 第 6 / 22 题