Michell

On lui doit nombre d'idées très novatrices. En 1750, il a ainsi édité à Cambridge un travail d'environ quatre-vingts pages un Traité des aimants artificiels (A Treatise of Artificial Magnets), dans lequel est exposée une méthode pour les fabriquer aisément. Outre cette méthode de magnétisation, qui porte toujours son nom, ce travail contient une variété d'observations magnétiques précises, et une intéressante exposition de la nature de l'induction magnétique. Il y énonce également la loi selon laquelle la "force magnétique entre deux pôles" d'un aimant varie en d^-².

En géologie, un article intitulé Conjectures concerning the Cause and Observations upon the Phaenomena of Earthquakes, publié en 1760 dans les Transactions philosophiques, jette les bases de la sismologie. Dans ce travail, qui intervient peu d'années après le tremblement de terre qui dévaste Lisbonne en 1755, il attribue les séismes à la force engendrée par la rencontre des eaux souterraines les feux internes de notre planète. Estimant qu'un tel phénomène doit être à l'origine d'ondes se propageant dans la croûte terrestre, il cherche à en estimer la vitesse de propagation, trouvant la valeur d'environ 500 m/s, et donne une méthode pour déterminer la position de la source de ces ondes (épicentre).

Michell, à qui l'on doit par ailleurs la première estimation plausible en 1867 de l'ordre de grandeur de la distance d'une étoile (il donne pour Véga (Lyre) une valeur seulement 4 fois trop faible), a par ailleurs émis plusieurs hypothèses astronomiques importantes : il est le premier à avoir soupçonné, sinon affirmé, que les étoiles doubles peuvent former des couples physiquement liés, et qu’il puisse exister des astres complètement sombres, ancêtres des trous noirs modernes. 

Les étoiles doubles, étaient jusqu'à son époque considérées comme des étoiles dont les composantes n'avaient aucun lien entre elles, et qui étaient seulement rapprochées par la perspective. Dans un article publié en 1767, Michell commence à émettre des doutes sur cette conception, en notant que la proportion des étoiles doubles semble trop importante pour invoquer le seul effet du hasard, tout comme, ajoute-t-il, c'est aussi probablement le cas des étoiles de ce que l'on appellera plus tard les amas ouverts. Il s'agit bien là de l'esquisse d'une idée nouvelle, mais qui ne sera consolidée que dans un second article, publié en 1784, où l'on peut lire :

"il est hautement probable [...] que ces étoiles [qui nous] apparaissent comme deux étoiles (ou davantage) très près l'une de l'autre, sont effectivement placées l'une près de l'autre, et soumises à l'influence de quelque loi générale". 

Cette fois l'argument statistique sur lequel se fonde Michell est plus solide, et repose sur les observations de son ami W. Herschel, qui avait débuté une longue série d'observations d'étoiles doubles deux ans plus tôt. Du fait des relations qui existaient entre Michell et Herschel, l'attribution de la paternité de l'idée de l'existence des étoiles binaires physiques peut être sujette à discussion.

Les étoiles obscures (dark stars), comme les désigne Michell lui-même à partir de 1783, sont des objets capables d'engendrer un tel champ de gravitation que la lumière (supposée relever de la description corpusculaire qu'en proposait Newton) ne possède pas une vitesse de libération suffisante pour s'en échapper. Michell, montra à partir des lois de Newton, que la vitesse de libération est proportionnelle à la racine carrée de la masse d'une étoile divisée par sa circonférence. Le calcul lui donna la valeur de la taille critique d'une étoile de masse donnée, au-delà de laquelle la vitesse de la lumière est insuffisante pour quitter la surface de l'astre. Il y a avait tout de même un hic. Avec une étoile de la masse du Soleil, le diamètre critique était d'environ 18 kilomètres, ce qui signifiait une densité très au-delà de ce qu'il était possible d'imaginer à l'époque. Une difficulté apparaissait également si l'on supposait que l'étoile obscure avait une diamètre comparable à celui du Soleil, car cette fois l'astre devenait monstrueux, avec une masse de 400 à 500 fois supérieure à celle du Soleil. Les mêmes idées seront émises, indépendamment par Laplace, dans les deux premières éditions son Exposition du système du monde (1796 et 1799).

Ajoutons enfin qu'il mit en évidence la pression de radiation en étudiant l'effet de la lumière sur une fine pellicule de cuivre, et qu'il imagina, en 1790, la méthode et la balance de torsion plus tard utilisée par Coulomb, mais qui, déjà, perfectionnée par Cavendish, devait permettre à celui-ci de mesurer G et la densité de la Terre, selon le principe énoncé par Michell, celui n'ayant pas vécu assez longtemps pour trouver le temps de le mettre en pratique.

En bibliothèque - J. Michell n'a publié à part que son traité sur les aimants : Artificial Magnets (Cambridge, 1750, in-4; 2e éd., 1751; trad. franc., 1752). Mais il a fait à la Société royale de Londres, de 1760 à 1784, de nombreuses communications insérées dans les Philosophical Transactions. Signalons : Observations on the comet of january 1760 (1760); A recommendation of Hadley’s quadrant for surveying (1765); Proposal of a method for measuring degrees of longitude upon parallels of the equator, (1766); An inquiry into the probable parallax and magnitude of the fixed stars (1767); On the twinkling of the fixed stars (1767), On the means of discovering the distance, magnitude, etc., of the fixed stars (1784).