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Aug 17 2000 LE CHEF d'orchestre Michel Ta- bachnik devra répondre
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Mar 21 2013 ou savoir-faire innovants développés par des équipes de R&D françaises. ... confiance et soutenus depuis le début de notre aventure au ...
Lémergence de lastronomie physique en France (1860-1914
Jul 17 2009 1.4.2 Jules Janssen : une mise en lumière par les éclipses de Soleil ... c'est surtout l'Astronomie qui a rendu des services à la Physique [ ...
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Aug 15 2001 gement manipulée à ses fins par le régime
Les secrets africains de laffaire Elf
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DES ALLIANCES FRANÇAISES
tion ainsi que l'ensemble de l'équipe de la Fondation pour leur par le renforcement de la qualité de nos services et par la forma-.
L'emergence de l'astronomie physique en France
(1860-1914) : acteurs et pratiquesStephane Le GarsTo cite this version:
Stephane Le Gars. L'emergence de l'astronomie physique en France (1860-1914) : acteurs et pratiques. Histoire. Universite de Nantes, 2007. Francais.HAL Id: tel-00405048
Submitted on 17 Jul 2009
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FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES
ECOLE DOCTORALE CONNAISSANCES, LANGAGES, CULTURES
Année 2007
N°attribué par la bibliothèque
L"émergence de l"astronomie physique
en France (1860-1914) : acteurs et pratiquesTOME 1
THESE DE DOCTORAT
Discipline : Epistémologie
Spécialité : Histoire des sciences et des techniquesPrésentée
et soutenue publiquement parStephane Le Gars
Président M. Dominique Pestre, directeur d"études, EHESS, Paris M. Dominique Pestre, directeur d"études, EHESS, ParisExaminateurs M. David Aubin, maître de conférences, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI
M. Robert Fox, professeur émérite, Université d"Oxford Directeur de thèse : M. Gérard Emptoz, professeur émérite, Université de NantesA Jenny-Pia, Paul, Jules et Alix
iRemerciements
Je remercie vivement Gérard Emptoz, qui a dirigé mon travail, qui m"a conseillé, soutenu et m"a apporté une méthode de travail efficace dans mes recherches et la mise en forme de mes idées. ont bien voulu faire partie de mon jury. Mes remerciements vont également aux personnes avec qui j"ai partagé idées et points de vue durant mon travail : Laetitia Maison, pour son soutien, sa rigueur et son entrain dans l"écriture de notre article ; Arnaud Saint-Martin, avec qui j"ai eu de nombreux échanges sur l"histoire de l"astrophysique française et qui m"a transmis des archives inédites ; l"ensemble du GHACFV (Groupe des Historiens de l"Astronomie du Centre François Viète), c"est-à-dire Guy Boistel, Olivier Sauzereau, Jacques Gapaillard, et plus particulièrement Colette Lelay qui a relu avecune efficacité constante de nombreux chapitres de ma thèse ; Françoise Launay, pour sa
grande connaissance de l"histoire de la spectroscopie et des travaux de Jules Janssen, ainsi que pour son accueil lors de ma visite à l"observatoire de Meudon ; Audoin Dollfus, qui m"aapporté un témoignage précieux de sa carrière d"astronome et m"a éclairé sur l"histoire de
l"observatoire de Meudon ; Michel Saillard, pour les échanges sur l"histoire de la spectroscopie que nous avons eus, et pour les ouvrages importants qu"il m"a transmis.Mon travail n"aurait pas été le même sans ma participation à l"ACI " Savoirs et techniques de
l"observatoire », dont l"ambiance de travail à la fois efficace et sympathique se poursuit au travers du groupe Nadirane. Je remercie donc David Aubin, Charlotte Bigg, Guy Boistel,Jean-Marie Feurtet, Mickaël Fonton, Jérôme Lamy, Colette Lelay, Nicolas Lesté, Fabien
Locher, Martina Schiavon pour le plaisir que j"ai eu à travailler à leurs côtés. Je remercie de même le personnel des fonds documentaires exploités dans le cadre de cetravail. Et en particulier Frédéric Soulu pour son accueil chaleureux à l"observatoire Abbadia :
mes visites dans ce lieu unique ont toujours été, grâce à lui, des moments réjouissants et
stimulants, notamment lors du séminaire de l"ACI " Savoirs et technique de l"observatoire » que j"ai participé à organiser en février 2005. iiMerci également à Stephane Tirard, directeur du Centre François Viète, pour sa disponibilité,
sa bienveillance et ses nombreux conseils, à Anne-Claire Déré pour son aide matérielle lors de
mes voyages à Paris, et à Pascal Labreuche pour son accueil, son encouragement et ses
conseils précieux.Enfin, tous mes remerciements vont à Jenny-Pia, qui a vécu pendant six années mon travail au
quotidien, qui a toujours été une oreille attentive et un soutien sans faille, et qui a même mis
la 'main à la pâte" en traduisant en anglais un de mes articles. C"est à elle que je dois ce
travail. iiiListe des abréviations
ACI : Action Concertée Incitative
AdS : Académie des Sciences
AN : Archives Nationales
AP : Astronomie Physique
ApJ : Astrophysical Journal
BA : Bulletin Astronomique
BdL : Bureau des Longitudes
CRAS : Comptes rendus de l"Académie des SciencesENS : Ecole Normale Supérieure
MNRAS : Monthly Notices of the Royal Astronomical SocietyOP : Observatoire de Paris
RC : Rayons Cathodiques
RGSPA : Revue Générale des Sciences Pures et AppliquéesSAF : Société Astronomique de France
VR : Vitesse radiale
iv vSommaire
Remerciements ......................................................................................................................i
Liste des abréviations..........................................................................................................iii
Sommaire
Présentation du sujet...........................................................................................................1
Etat de la question et historiographie.................................................................................5
Méthode et périodisation....................................................................................................9
Partie 1 Une science en gestation (1860-1874)..............................171.1 D"une physique nouvelle à la nouvelle astronomie : enracinement
épistémologique d"une discipline ......................................................................................19
1.1.1 De la physique laplacienne à la physique fresnélienne...........................................20
1.1.2 Les héritiers d"Arago et Fresnel.............................................................................25
1.1.3 " L"invitation pressante à l"étude des spectres des étoiles »..................................36
1.2 Jules Janssen : un initiateur de la spectroscopie astronomique.........................49
1.2.1 D"une famille d"artiste à une vie de savant.............................................................49
1.2.2 De l"ophtalmologie à la construction de spectroscopes ..........................................53
1.2.3 Etudes spectroscopiques..........................................................................................56
1.2.4 Style et sociabilité ...................................................................................................60
1.3 L"Astronomie physique et l"Ecole Normale Supérieure.....................................67
1.3.1 Une institution montante de la science française : l"Ecole Normale Supérieure....68
1.3.2 La spectroscopie stellaire de Charles Wolf et Georges Rayet.................................76
1.3.3 L"actinométrie de Jules Violle ................................................................................80
1.3.4 L"interférométrie et les nébuleuses avec Edouard Stephan.....................................86
1.3.5 Spectroscopie et métrologie par Eleuthère Mascart................................................88
1.4 Le temps des éclipses..............................................................................................93
1.4.1 La physique solaire..................................................................................................94
vi1.4.2 Jules Janssen : une mise en lumière par les éclipses de Soleil..............................101
1.4.3 L"Astronomie Physique normalienne : à l"ombre de Le Verrier...........................109
Conclusion de la partie 1 .................................................................................................117
Partie 2 De l"image à la mesure, et vice-versa (1874-1895).......1212.1 Le Passage de Vénus : " L"Instant Rêvé » .........................................................123
2.1.1 Un promoteur précoce de la photographie scientifique : Hervé Faye...................124
2.1.2 La quête de l"image de Jules Janssen....................................................................126
2.1.3 Mesure et laboratoire : une alternative à l"image..................................................129
2.1.4 Le tournant métrologique d"Alfred Cornu............................................................131
2.1.5 De l"observatoire au laboratoire : le Passage de Vénus entre image et mesure....137
2.2 L"observatoire de Meudon : l"image et les voyages ..........................................143
2.2.1 La fondation d"un observatoire d"Astronomie Physique en France......................143
2.2.2 Par et pour l"image................................................................................................148
2.2.3 Meudon, entre voyages et sédentarité. ..................................................................159
2.2.4 Unité et spécialisation ..........................................................................................172
2.3 L"Astronomie Physique " invitée » à l"Observatoire de Paris.........................179
2.3.1 L"optique astronomique d"Alfred Cornu...............................................................179
2.3.2 Collaborations spectroscopiques et photométriques : Thollon, Gouy, Egoroff....194
2.4 L"expertise spectroscopique de Henri Deslandres............................................207
2.4.1 De l"Ecole Polytechnique à la recherche scientifique, en passant par l"armée.....207
2.4.2 La spectroscopie stellaire à l"Observatoire de Paris..............................................216
2.4.3 Vers l"imagerie solaire..........................................................................................229
2.4.4 Affirmation d"une pratique spécifique : l"image et la mesure, entre Cornu et
Conclusion de la partie 2 .................................................................................................241
vii Partie 3 Pratiques multiples, savants dispersés (1895-1914)....2433.1 Politiques d"appropriation de la discipline........................................................245
3.1.1 Structuration internationale de la discipline..........................................................245
3.1.2 Alfred Cornu : l"Astronomie physique française sur la scène internationale .......251
3.1.3 Henri Poincaré : de l"effet Doppler-Fizeau aux hypothèses cosmogoniques, un
stimulateur de la discipline.............................................................................................255
3.1.4 Jules Janssen : fin de règne, début du mythe........................................................257
3.1.5 Henri Deslandres : trajectoire diagonale sur l"échiquier de l"Astronomie Physique
française.. .......................................................................................................................272
3.2 L"Astronomie Physique hybride de Deslandres................................................295
3.2.1. Les tourbillons, ou l"Univers expliqué au laboratoire..........................................295
3.2.2. Des rayons cathodiques à une théorie corpusculaire du Soleil ............................308
3.2.3. Le renouveau cosmogonique comme fondement de l"Astronomie Physique......323
3.2.4. L"approche mécanicienne des problèmes cosmogoniques...................................336
3.3 Le Service d"Astronomie Physique de l"Observatoire de Paris (1898-1914)........347
3.3.1 Formations et parcours : une équipe combinant les compétences ........................348
3.3.2 Des travaux variés et originaux.............................................................................353
3.3.3 Une communauté active, sans véritable reconnaissance en France : analyse d"une
situation paradoxale........................................................................................................367
3.4 Permanence et continuité polytechnicienne.....................................................3777
3.4.1 De la métrologie à l"astronomie physique.............................................................377
3.4.2 Alfred Pérot : un physicien à l"observatoire de Meudon ......................................383
3.4.3 " Les physiciens sont partout chez eux », ou l"omniprésence de Charles Fabry..388
3.4.4 Entre tradition et modernité : Jean Bosler, acteur et critique................................400
Conclusion de la partie 3 .................................................................................................411
viiiAnnexes .............................................................................................................................425
Annexe 1 : Publications dans les CRAS à la rubrique " Astronomie Physique », de 1866 à1895, et par thème..............................................................................................................427
Annexe 2 : Conversation de Janssen avec Faye Mardi 22 septembre 1863.......................431 Annexe 3 : Publications d"Alfred Cornu, d"après le Catalog of Scientific Papers, publié parla Royal Society of London, de 1861 à 1900.....................................................................433
Annexe 4 : Extrait du dossier d"Alfred Cornu conservé aux Archives de l"EcolePolytechnique, Cote X-III-b 56.........................................................................................435
Annexe 5 : Publications de Henri Deslandres dans les CRAS de 1885 à 1928..................437 Annexe 6 : Publications des chercheurs français dans l"Astrophysical Journal(1895-1928) Annexe 7 : Lettre de Henri Deslandres à William Campbell, New York le 28 septembre1910 (conservée à la bibliothèque du Lick Observatory)
1Introduction
Présentation du sujet
Au cours du XIX
ème siècle, l"astronomie voit ses méthodes et ses objets d"étudeconsidérablement évoluer : à côté d"une astronomie dite de position, c"est-à-dire qui ne
s"intéresse qu"à la position des objets célestes dans le ciel, émerge et s"affirme une astronomie
dite physique, qui aboutira plus tard à l"astrophysique. Pour autant, l"expression 'astronomie physique" est utilisée depuis au moins le XVIII ème siècle, mais avec un sens fort différent de celui qui préludera à la naissance de l"astrophysique. Par exemple, en 1740, M. de Gamaches publie sous le titre principal d" Astronomie Physique un ouvrage où il défend les principes cartésiens face à la théorie de Isaac Newton1. A la fin du XVIIIème siècle, influencé par J.-A.-
J. Cousin qui publie en 1787 une Introduction à l"étude de l"astronomie physique, ouvrage rassemblant ses conférences au Collège royal, Pierre Simon Laplace envisage la rédactiond"un traité d"astronomie physique qui est en fait l"étude de la théorie du mouvement et de la
figure des planètes. Roger Hahn note que c"est en 1797 que Laplace utilisera pour son traité l"expression 'mécanique céleste" au lieu d" 'astronomie physique" : l"astronomie physique est donc une branche de la mécanique, un problème de mathématiques2. Pour Pierre Brunet,
l"expression 'astronomie physique" a remplacé la notion de 'physique céleste" de Jean
Bernoulli, et était utilisée pour distinguer le domaine qui s"intéressait à la recherche de la
raison physique des mouvements des corps célestes, de l"astronomie géométrique.3 En 1810,
le Traité Elémentaire d"Astronomie Physique de Jean-Baptiste Biot est toujours dans la lignée
laplacienne de la mécanique céleste.Mais dès le XIX
ème siècle, l"expression 'astronomie physique" prend un sens bien différent :elle est la branche de l"astronomie qui s"intéresse à l"apparence physique des astres, et est née
dès le début du XVII ème siècle lorsque Galilée mit au point sa lunette et commença l"étude de1 GAMACHES, Etienne-Simon de, Astronomie Physique, ou Principes Généraux de la Nature, appliqués au
mécanisme astronomique, et comparés aux principes de la philosophie de M. Newton, C.-A. Jombert, Paris,
1740.2 HAHN, Roger, Le système du monde. Pierre Simon Laplace. Un itinéraire dans la science, Gallimard, 2004,
p.140.3 BRUNET, Pierre, "Note sur l"expression 'Astronomie Physique"», L"Astronomie, 1932, p.99-100.
2la surface des planètes, de la Lune ou du Soleil. Jules Janssen écrit ainsi que " C"est
l"invention des lunettes qui donna à l"astronomie physique ses premières bases. »4 Charles
Wolf, au même moment écrit aussi que " [...] Galilée, armé de la lunette qu"il venait deperfectionner, scrutait, pour la première fois, les profondeurs des cieux et transformait
l"Astronomie en créant l"Astronomie physique [...] »5. Et Wolf d"associer aux figures de
Kepler, Newton et Galilée les " trois parties de la Science, l"Astronomie d"observation, laMécanique céleste et la Physique des astres ». Guillaume Bigourdan, un peu plus tard, apporte
au crédit des lunettes que, grâce à elles," Pour la première on put apercevoir des détails à la
surface de divers corps célestes et on peut dire que de cette époque date l"Astronomie
physique » 6.Pourtant, la littérature historique contemporaine porte un regard différent sur l"origine de
l"astrophysique. En 1961, Jacques Lévy écrit que l" " on peut ainsi fixer la date de naissance de l"astrophysique au 27 octobre 1859, jour de la communication mémorable que Kirchhoff fit à l"Académie de Berlin »7. De même, Owen Gingerich avance que " ce fut vraiment la
combinaison heureuse à Heidelberg d"un chimiste habile et d"un physicien à la recherche degénéralisations qui donna naissance à l"astrophysique -ou, de façon plus juste, à
l"astrochimie »8. Ainsi, cette différence d"appréciation entre l"histoire écrite dans les années
1880 par des acteurs mêmes d"un champ émergent et celle contée presque un siècle plus tard
peut nous inviter à la question suivante : décrire l"évolution de l"astronomie physique revient-
il au même que de faire l"histoire de l"astrophysique ?Si le mot " astrophysik », formulé pour la première fois par l"allemand Johann Carl Friedrich
( l"astronome anglais Edwin Dunkin nomme dès 1869 " astrophysicist » tout astronome impliqué dans des travaux de spectroscopie solaire et stellaire9), le Grand Robert de la
4 JANSSEN, Jules, " Les méthodes en astronomie physique », Comptes rendus de l"AFAS, 1882, p.12.
5 WOLF, Charles, " Les méthodes en astronomie physique », Ciel et Terre, vol.4, 1884, p.78.
6 BIGOURDAN, Guillaume, L"Astronomie. Evolution des idées et des méthodes, Flammarion, Paris, 1920,
p.125.7 LEVY, Jacques, " Exploration de l"Univers stellaire », in La Science contemporaine. 2/ Le XXème siècle. Années
1900-1960, TATON, René (dir.), Quadrige, PUF, 1995, p.127.
8 GINGERICH, Owen, " Astronomical Scrapbook, Unlocking the Chemical Secrets of the Cosmos », Sky and
Telescope, juillet 1981, p14. Les travaux de Kirchhoff et Bunsen cités ici correspondent à l"élucidation des raies
du spectre solaire, à savoir que la relation entre la puissance de l"émission et le pouvoir absorbant de chaque sorte
de rayon est la même pour tous les corps à la même température, c"est-à-dire qu"un corps, placé dans des
conditions d"excitation déterminées, ne peut émettre que les radiations qu"il est capable d"absorber.
9 Voir DEVORKIN, David H., " Astrophysics », in History of Astronomy : An Encyclopedia, New York,
Garland Publishing, 1997, p.72-80.
3 Langue française (édition 2001) donne comme première occurrence du mot 'astrophysique" l"année 190410. Nous avons cependant pu identifier son utilisation en France plus tôt,
notamment par Alfred Cornu dès 1897 11.Pour le cas français toujours, il apparaît que le premier ouvrage à caractère universitaire
12, que
nous ayons identifié, qui utilise explicitement le mot 'astrophysique" est celui de Jean Bosler :son Cours d"Astrophysique est le résultat de conférences données à la Sorbonne dans le cadre
d"un cours libre.13 Il faudra attendre 1959 pour que Pecker et Schatzmann publient leur
Astrophysique Générale, soi-disant le premier ouvrage écrit pour des étudiants et des
chercheurs, consacré à l"astrophysique.A un niveau institutionnel, l"astrophysique française apparaît elle aussi de façon explicite
seulement en 1936, avec la création du Service de Recherche d"Astrophysique, dirigé par Jean Perrin, service qui deviendra l"Institut d"Astrophysique de Paris en 195214. On rencontre alors
chez les astrophysiciens l"évocation, récurrente, d"un retard de l"astrophysique française par
rapport aux autres nations. Charles Fehrenbach, par exemple, identifie la Carte du Ciel comme l" " une des causes profondes du retard de l"astronomie physique en France »15. Dans
la même idée d"ailleurs, l"historien des sciences John Lankford attribue à la non-participation
américaine au projet de la Carte du Ciel le développement important de l"astrophysique auxEtats-Unis.
16 L"astronome français Philippe Véron écrit pour sa part :
La France, à la fin du XIXe siècle, avait pris l"initiative d"un programme d"observations démesuré, la
Carte du Ciel, qui mobilisa l"essentiel des moyens humains et financiers disponibles ; il en résulta que
10 NORDMANN, Charles, " Fondation d"un observatoire astrophysique en Espagne», Revue Générale des
Sciences Pures et Appliquées, t.15, 1904, p.474-475.11 CORNU, Alfred, "L"oeuvre astrophysique de Fizeau», L"Astronomie, 1897, p.457-461. Voir aussi : TOWNE,
Gelion, Astronomie, astrophysique, géodésie, topographie et photogrammétrie pratique, avec méthodes
d"observations et exemples numériques...à l"usage des astronomes amateurs, des explorateurs, des ingénieurs
civils et militaires, des topographes, des officiers de l"armée et des gens du monde, E. Bertaux, 1896.
12 Deux ans avant Bosler, Albert Nodon fait paraître un ouvrage également consacré à l"astrophysique :
NODON, Albert, Eléments d"astrophysique. Introduction à l"étude de l"énergétique solaire et stellaire, Librairie
scientifique Albert Blanchard, Paris, 1926. Cependant, cet ouvrage n"a pas eu une vocation universitaire, mais
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