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Secchi

Pietro AngeloSecchi est un jésuite et astronome, né à Reggio (Émilie) en 1818 (le 18 juin, le 29 juin ou le 28 juillet, selon les sources auxquelles on a puisé), mort le 26 février 1878.  Il s'est attaché tout particulièrement à étudier la constitution physique et la structure topographique du Soleil, de la Lune et des principales planètes. La spectroscopie stellaire, les étoiles doubles, la météorologie et le magnétisme terrestre ont été également l'objet, de sa part, de nombreuses observations et de savantes recherches. 

Angelo Secchi fut élevé au collège des jésuites de sa ville natale, et entra dans cet ordre dès l'âge de quinze ans. Son noviciat terminé, il fut appelé à Rome où il finit ses études classiques, s'adonnant surtout à la littérature grecque, et il fit même pendant un an le cours de grammaire au Collège Romain. Pendant ce temps, ses aptitudes pour les sciences s'étaient développées, et il fut chargé quatre ans de suite (1840-1844) de l'enseignement de la physique au collège de Lorette. Il n'avait pas encore pourtant trouvé sa voie, car il revenait alors à Rome et y commençait l'étude de la théologie, quand il fut chassé par la révolution de 1848 qui expulsa les jésuites et força le pape à se réfugier à Gaëte.

Le P. Secchi se rendit d'abord en Angleterre, à Stonyhurst, où son ordre avait depuis longtemps établi un collège; puis ses supérieurs l'envoyèrent aux États-Unis, à Georgetown, près de Washington. Il y trouva un petit observatoire bien monté et où les R. P. Sestini et Curley avaient déjà fait quelques travaux; c'est là que, sous la direction du P. Curley, il commença à se vouer à l'astronomie. Il avait alors plus de trente ans, et jusqu'à ce jour son seul travail scientifique avait été un mémoire sur la mesure de l'intensité des courants électriques. Il ne fit pas, du reste, un long séjour en Amérique : son ordre était rentré à Rome avec le pape, et lui-même fut rappelé en 1850, pour être mis à la tête du petit observatoire du Collège Romain, illustré déjà par les travaux de Boscovich et de de Vico.

Le premier soin du nouveau directeur fut de reconstruire complètement l'observatoire, dont les instruments étaient insuffisants et l'emplacement défectueux. Il l'installa là où il est aujourd'hui, sur l'un des bras de l'église Saint-Ignace, et le dota d'instruments nouveaux. Mais, sans même attendre la fin des travaux, il commença immédiatement quelques observations, parmi lesquelles il faut surtout citer celle de l'éclipse de Soleil du 20 juillet 1851; ce fut à ce propos, en effet, que Secchi aborda l'étude du Soleil, à laquelle il devait consacrer la plus grande partie de sa carrière.

Ayant pu se procurer un équatorial de Merz d'un pouvoir optique suffisant, Secchi organisa son observatoire de manière que l'on y pût faire des recherches sur la constitution physique des corps célestes, et devint ainsi le promoteur des observations de cette nature, qui, depuis W. Herschel, avaient été négligées. Il entreprit d'abord des recherches sur les étoiles doubles déjà observées par Herschel et Struve; Secchi fit exécuter, à partir de 1852, des mesures d'orbites de systèmes binaires; il a publié en 1859 les résultats de ses mesures micrométriques pour 1321 étoiles. Il revint sur ce sujet en 1866 et 1875. En même temps, il profitait des qualités de son instrument pour étudier les nébuleuses (à une époque où l'on ne sait pas encore distinguer entre nébuleuses gazeuses (Le milieu interstellaire) et galaxies),  et il arrivait à résoudre en étoiles distinctes celles de la Lyre, d'Andromède et de l'Hydre, etc.

Notons parmi celles-ci la Grande nébuleuse d'Orion (M 42)que Secchi a minutieusement étudiée, et à laquelle il assigne une forme analogue à celle qu'avait indiquée Herschel, mais un peu différente, en certaines parties de celle qu'on a déterminée à Cambridge et à Washington. Ces écarts étaient, du reste, très faibles et attribués à la différence de puissance des instruments employés pour ces études. Telle est en tout cas la conclusion à laquelle arrivait Secchi et un grand nombre d'astronomes, sur cette question, alors vivement débattue, de la variabilité des nébuleuses; les différences que l'on remarquait entre, les dessins donnés par divers observateurs, devaient, estimait Secchi, tenir à l'observateur lui-même et non à l'objet observé.

L'année 1859 commença une ère nouvelle dans les études d'astronomie physique. Kirchhoff venait de démontrer que les raies noires observées par Fraunhofer dans le spectre solaire, étaient dues à l'absorption de la lumière par les vapeurs de corps simples dont ou pouvait facilement déterminer la nature. Il retrouvait ainsi dans le Soleil la preuve indiscutable de l'existence du fer, du titane, du calcium, du manganèse, de l'aluminium, du magnésium, du sodium, etc. Cette brillante découverte amena l'attention sur les études spectroscopiques inaugurées par Fraunhofer, Lamont et Donati. Secchi fut, sinon le premier, du moins le plus ardent à suivre la voie qu'ils avaient tracée, et grâce à de nombreux perfectionnements qu'il apporta lui-même dans les méthodes d'observation, il alla bientôt plus loin que tous ses devanciers.

Rutherfurd avait montré déjà que toutes les étoiles ne donnent pas des spectres lumineux de même nature; par des études continuées de 1863 à 1872. Après avoir soumis plus de 4000 étoiles à un examen attentif, Angelo Secchi parvint en 1867 à ramener ces spectres divers à quatre types différents,  d'après leur couleur et d'après les raies de leur spectre. , qui correspondaient probablement, jugeait-il, à des âges ou à des états différents des étoiles. Tandis que les unes semblent tout à tait analogues à notre Soleil, d'autres paraissent sous un tout autre aspect que l'on pouvait sans trop de hardiesse attribuer, comme le faisait déjà le P. Secchi, à une température beaucoup plus basse. A la suite de ces travaux, les astronomes commenceront à prendre conscience que le spectroscope pourrait donc indiquer non seulement la composition chimique des astres, mais même en quelque sorte leur état physique.

Le spectroscope, estime-t-on aussi à ce moment, permet encore de déterminer avec certitude si les astres sont entièrement gazeux ou si une partie de leur masse est condensée à l'état solide ou liquide, selon que leur spectre est formé seulement de lignes brillantes séparées ou d'une bande lumineuse continue, sillonnée de lignes ou de cannelures noires. C'est ainsi que le P. Secchi put reconnaître que beaucoup de supposés amas stellaires que les plus forts instruments ne peuvent séparer, sont en réalité distinctes, leur spectre étant continu. Au contraire, dans la Voie lactée et dans la grande nébuleuse d'Orion beaucoup de parties donnent un spectre de raies brillantes distinctes; elles sont donc à l'état gazeux.

Angelo Secchi qui a si fortement contribué à montrer la fécondité des études spectroscopiques va aussi croire qu'elles trouvaient leurs limites quand on voulait les appliquer à l'étude des vitesses radiales. Cette nouvelle application si remarquable et si hardie du spectroscope, proposée par Doppler, avait vivement frappé Secchi, et, le premier avec Huggins, il voulut la tenter. Mais pour une cause ou pour une autre, tandis que beaucoup de ses contemporains pensaient avoir obtenu des preuves irrécusables de cette nouvelle puissance du spectroscope, le P. Secchi mourut sans être convaincu. Il s'en expliquera d'ailleurs dans son ouvrage sur les Étoiles (Le Stelle, 1877).

En étudiant des étoiles, et après avoir noté l'étroite analogie que le spectroscope indique entre quelques-unes d'entre elles et notre Soleil, Angelo Secchi était naturellement amené s'interroger sur la constitution physique de l'astre central de notre système. Le Soleil, expliquera-t-il, n'est qu'une des petites étoiles du ciel, mais la plus rapprochée de nous; il se trouve ainsi plus à notre portée, se prête mieux à nos études, et les phénomènes que l'on pourra saisir à sa surface devront ainsi jeter un grand jour sur ceux qui doivent se passer dans les étoiles lointaines.

Mieux que personne, Secchi avait saisi ce lien étroit et avait consacré le meilleur de son temps à l'étude du Soleil. Ses travaux qui commencèrent a l'éclipse du 28 juillet 1851, l'occupèrent jusqu'à son dernier jour. Il les a exposés lui-même dans le plus célèbre de ses livres, le Soleil, dont l'édition française, si augmentée qu'elle formait presque un ouvrage nouveau, fut terminée l'année même de sa mort. Ayant étudié dès 1851 la chaleur solaire rayonnante avec une pile thermo-électrique, Secchi trouva qu'elle augmente des bords du disque à son centre et des pôles de l'astre à son équateur, l'hémisphère boréal étant selon lui plus chaud que l'hémisphère austral. L'astronome se voua ensuite à une étude complète des taches, de leur forme et de leur périodicité. Il étudiait chaque jour l'apparence du Soleil, notant le nombre des taches, mesurant leur position et leur surface, et prenant des dessins détaillés de toutes celles qui semblaient offrir quelque particularité curieuse. Plus que personne il contribua ainsi à faire prévaloir les opinions admises le plus généralement à la fin du XIXe siècle sur leur nature, et jugea que ce ne sont que des apparences résultant de mouvements violents venant bouleverser l'atmosphère brillante qui entoure notre étoile (L'atmosphère du Soleil).

Ses observations lui permirent également de vérifier les importantes découvertes des Schwabe, des Carrington, des R. Wolf, des Warren de la Rue, qui avaient montré que ces phénomènes n'apparaissent pas au hasard et à des époques quelconques, mais sont soumis à une loi de périodicité. Lorsque  Janssen eut, en 1868, découvert le moyen d'étudier chaque jour les protubérances, grandes flammes qui semblent se produire à la surface du Soleil, et qu'on ne pouvait voir jusqu'alors que pendant les éclipses totales, Angelo Secchi fut le premier à se lancer dans la voie d'investigation nouvelle qu'ouvrait le spectroscope, et il joignit l'étude quotidienne des protubérances solaires à celles des taches. Il put bientôt formuler des lois importantes et montrer que les deux phénomènes sont étroitement liés l'un à l'autre : ils se produisent dans les mêmes régions solaires et sont soumis sensiblement à la même périodicité.

A partir de 1864, il a constaté que des parcelles lumineuses se détachent de la photosphère, entrent dans une tache du Soleil, y perdent peu à peu leur intensité et finissent par disparaître. Il a le premier remarqué que les taches donnent une lumière rougeâtre. De ses observations il a conclu que la pénombre a une structure filiforme et la photosphère une structure granuleuse; qu'il existe à l'intérieur de certaines taches des mouvements tourbillonnants et à l'intérieur des noyaux une apparence de croûtes de couleur rose; cette découverte a été confirmée par Tacchini

Secchi a observé que la réfraction autour du Soleil est insensible, et par suite qu'il n'existe pas autour de cet astre d'atmosphère comparable à la nôtre. Les protubérances rouges furent photographiées pour la première fois en Espagne, pendant l'éclipse totale de Soleil du 18 juillet 1860, au moyen d'un procédé inventé par Secchi. Il affirma que ces protubérances sont une réalité, et non un effet de lumière, comme le croyaient certains savants de son temps; qu'elles appartiennent en propre au Soleil; que la couronne est aussi une chose réelle, plus relevée à l'équateur qu'aux pôles et à 45° encore plus qu'à l'équateur.  Pour Secchi, les protubérances ne sont rien autre chose que des éruptions gazeuses qui se manifestent avec une grande violence à la surface du Soleil; ces éruptions sont principalement formées d'hydrogène, mais entraînent souvent des vapeurs métalliques qui, arrivées à une grande hauteur dans l'atmosphère solaire, se condensent en nuages obscurs nous offrant alors l'apparence des taches; Secchi défend longuement que cette hypothèse, que l'on sait invalide aujourd'hui, mais qui à l'époque, si elle ne peut être considérée comme une certitude, suffit au moins, semble-t-il, à rendre suffisamment compte de tous les faits observés.

Dans les Étoiles, on trouve un résumé succinct de ces importants travaux; l'auteur insiste de préférence sur tous les points qui peuvent suggérer des analogies nouvelles entre le Soleil et les étoiles; et, considérant la périodicité des taches et des protubérances, qui prouve une activité variable dans le Soleil, il n'hésite pas à faire de l'astre qui nous envoie la chaleur et la lumière, une étoile variable et animée d'un mouvement propre, comme bien d'autres que nous observons dans le ciel.
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Théorie physique du Soleil.

Dans son Ouvrage Le Soleil (1870), dont l'édition italienne est de 1867, Secchi donne une théorie physique du Soleil dont voici le résumé.

Le Soleil est formé d'une masse fluide ayant une température très élevée; des métaux existent à sa surface à l'état de valeurs permanentes. Ces vapeurs deviennent incandescentes à leur partie supérieure et forment une enveloppe, la photosphère. Les rayons que celle-ci nous envoie ont un spectre avec des raies, parce qu'ils traversent une couche de vapeurs métalliques plus froides que les autres; ces vapeurs contiennent une grande quantité d'hydrogène qui forme une autre enveloppe, la chromosphère. Au-dessus de cette seconde enveloppe, il y en a une troisième, la couronne, qui est formée d'hydrogène et de substances donnant la raie 1474. La chromosphère est constamment visible dans le spectroscope; mais la couronne, que l'on peut voir a l'oeil nu, n'est visible que pendent les éclipses totales. 

La masse intérieure du Soleil est agitée par des mouvements violents qui soulèvent la photosphère et la chromosphère, en produisant de véritables éruptions. Pendant les éruptions, la matière chromosphérique est soulevée a des hauteurs immenses et forme des jets de flammes roses, les protubérances, d'aspects très variés et surprenants. Puis les matières métalliques retournent vers la masse intérieure en produisant dans la photosphère des cavités qui, étant remplies de matières obscures, forment les taches. Celles-ci disparaissent quand la matière brillante de la photosphère envahit les cavités. Près des taches sont des régions brillantes, les facules; elles sont des parties de la photosphère dues aux forces éruptives ou à une activité thermique plus grande qu'ailleurs. Comme, dans les régions des taches, il se produit de violentes éruptions et des jets très rapides, les taches sont un phénomène dérivant des éruptions.

L'activité du Soleil est périodique, chaque période durant 11 ans et un tiers. Tout porte à croire que l'intérieur du Soleil est a l'état gazeux jusqu'à une profondeur très grande. La radiation fait perdre au Soleil des quantités immenses de chaleur, mais les changements d'états de la matière solaire forment une principale source de compensation; on peut donc affirmer que, bien que le Soleil pendu de sa chaleur, il exercent son influence calorifique et lumineuse encore pendant des millions et des millions de siècles sans changement appréciable. (Lebon, 1899).

L'étude du Soleil et des autres étoiles forme l'épine dorsale des travaux astronomiques d'Angelo Secchi. Mais on ne doit pas oublier ses autres contributions à l'étude du Système solaire. L'astronome constata ainsi, de 1850 à 1862, que la surface de l'anneau de Saturne n'est pas plane, qu'elle est légèrement elliptique et que son centre ne coïncide pas avec celui de la planète; qu'il existe une grande nébulosité intérieure à l'anneau et que, par suite, ce dernier est formé de trois parties. Lassell, sur la demande de Secchi, observa l'anneau et confirma cette dernière découverte.

Dans son travail de 1859 sur Mars, Secchi indique deux canaux azurés, situés entre deux continents rouges, et signale près des pôles de la planète deux taches blanches, de formes variables, analogues à des nuages plutôt qu'à des neiges ou des glaces.

II a aussi soumis la Lune à ses attentives observations pour compléter la connaissance de la nature physique de cet astre. On lui doit des dessins et des photographies des cratères les plus importants de notre satellite. La photographie du dessin si exact qu'il fit en 1856 du cratère de Copernic a été répandue en Europe par les soins de la Société astronomique de Londres.

Ajoutons que le directeur de l'Observatoire du Collège Romain avait commencé sa carrière scientifique par l'étude de la physique, et il ne l'abandonna jamais entièrement. On lui doit, outre ses premiers travaux, un ouvrage sur l'Unité des forces physiques, écrit sous l'influence des idées que la théorie mécanique de la chaleur commençaient à vulgariser, et dont le titre indique assez la tendance générale. Comme nous l'a signalé Robert Turgis, visiteur de ce site, Secchi est aussi l'inventeur d'un instrument tout simple, le disque de Secchi, disque de 20 cm de diamètre, peint de 2 secteur noirs et 2 blancs, accroché à une ficelle ou à un manche gradué. C'est un instrument utilisé encore couramment pour mesurer la turbidité de l'eau (mer, lacs, rivières, sortie de stations d'épuration des eaux usées). 

Secchi consacra surtout tout le temps que l'astronomie lui laissait à la météorologie et à l'étude du magnétisme terrestre. Dans le premier ordre d'idées, reprenant un projet de Philippe de Girard, il construisit le premier météorographe universel, qui fut exposé à Paris en 1867 et excita alors une grande curiosité. II fit faire, en outre, sous sa direction, des observations régulières au Collège Romain et contribua pour la plus grande part, par son exemple et son influence, au développement des études météorologiques en Italie. L'étude de l'atmosphère terrestre conduit par ailleurs Secchi à émettre l'idée que le pouvoir dispersif de l'atmosphère terrestre fait varier l'intensité et la couleur des étoiles et amène leur scintillation. Cette explication de la scintillation diffère de celle d'Arago, soutenue en 1868 par  C. Wolf, après avoir observé Vénus à l'horizon et le spectre de Sirius (Grand Chien).

Pour le magnétisme, il institua une série d'observations régulières et fut toute sa vie préoccupé de saisir les liens qui pouvaient le relier à d'autres phénomènes cosmiques. Dès 1854, il faisait du Soleil un aimant, dont la présence suffisait à expliquer la marche diurne du magnétisme terrestre, et dont les variations, accompagnées par celles des éléments magnétiques, étaient concomitantes d'autres phénomènes solaires, rotation, apparition des taches, etc. Ces hypothèses, qui ont laissé quelque peu sceptiques ses contemporains, ont cependant été plusieurs lois reprises ensuite, mais en oubliant trop souvent de rappeler le nom de celui qui, le premier, les avait émises.

Cette influence apparente du Soleil sur divers phénomènes terrestres avait en outre suggéré Secchi l'idée qu'il existe une force  encore inconnue, indépendante de la chaleur et de la gravitation, et il formulait lui-même ses croyances en ces termes : 

Les modifications décennales du Soleil (L'activité du Soleil), manifestées dans la périodicité de ses taches et dans la force et la vivacité de ses éruptions, se reflètent dans les variations du magnétisme terrestre et dans les manifestations électriques des aurores boréales; ceci prouve qu'une autre force, indépendante de la gravitation universelle, part du Soleil et se répand dans l'espace, envahit les planètes et y détermine les variations les plus obscures encore. Nous sommes sûrs de l'existence de cette force, mais nous ignorons son mode d'action. Est-ce un effet magnétique direct ou une simple transformation de son action calorifique?
Tels sont les travaux qui ont successivement rempli la vie du directeur de l'Observatoire du Collège Romain. Au moment où la mort venait le l'appeler, il achevait la publication des Étoiles et terminait le manuscrit des Leçons de physique terrestre. Il succomba le 26 février 1878, sous les atteintes d'un cancer de l'estomac, dont il souffrait déjà depuis longtemps, venant ajouter un nom de plus à la liste funèbre de l'astronomie, qui avait perdu successivement en moins d'un un Santini, à Padoue (26 juillet 1877), E. Heis
à Munster (30 juin), Le Verrier, à Paris (23 septembre), et C. Littrow, à Vienne (18 novembre).

Les honneurs n'avaient pas manqué à Angelo Secchi dans sa carrière scientifique; iI fut nommé en 1847 membre de l'Académie pontificale des Nuovi Lincei, et en devint président en 1872. Il était officier de la Légion d'honneur, correspondant de l'Académie des sciences (1857), membre de la Société royale de Londres, des Académies de Saint-Pétersbourg, de Berlin, de Bruxelles, de Madrid, de Philadelphie, de la Commission géodésique internationale (La géodésie au XIXe siècle), et dans son propre pays, il n'avait cessé de recevoir de tous côtés et de tous les partis politiques les preuves de l'estime universelle. Lorsqu'en 1875, le gouvernement italien expulsa les jésuites du Collège Romain et de l'Italie, non seulement on laissa au P. Secchi la libre disposition de son observatoire, mais on l'autorisa à garder avec lui tous les religieux dont il pourrait juger l'assistance utile à ses travaux, et on le nomma en même temps professeur d'astronomie physique à l'Université de Rome. Enfin, en 1876, le gouvernement le nommait encore membre du Conseil directeur de la météorologie italienne, et un vote unanime de ses collègues l'appelait à la présidence du Conseil. (A. Angot / A19).



En bibliothèque - Outre des mémoires et des notes insérés tant dans tous les recueils des nombreuses académies dont il était membre ou correspondant que dans les Astronomische Nachrichten, les Annali de Tortolini et le Journal de Gould, Angelo Secchi a publié : Quadro fisico del sistema solare secondo le piu recenti osservazioni (Rome, 1859). - Catalogo delle stelle di cui si e determinata lo spettro luminoso (Rome, 1867). - l'Unita delle forte fisiche (Milan, 1869; 9e éd., 1874; trad. allem., Leipzig, 1884-82, 2 vol.). - le Soleil (Paris, 1870; 2e éd., 1875-77, 2 vol.; trad. allem.). - le Stelle (Milan, 1877; trad. allem., Leipzig, 1878, trad. franç., 1879), etc.
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