03/03/2001

Fraunhofer....où les débuts de l'astrophysique.

 

 

Joseph Von Fraunhofer (1787-1826) est l'un des fondateurs de la spectroscopie. Déjà à l'époque de Newton on sait qu'un prisme de verre donne des couleurs à un rayon de soleil qui le traverse. Newton donne la bonne interprétation du phénomène : la lumière blanche du soleil est un mélange de lumières de toutes les couleurs que le prisme dévie différemment. Il y a dispersion de la lumière , l'image ainsi obtenue sur un écran est appelée "spectre de la lumière blanche". Ce spectre est continu , on observe un fondu enchaîné des couleurs du rouge au violet.

Le réseau.

Fraunhofer est le premier à fabriquer un réseau. Un réseau est une pellicule plane et transparente sur laquelle sont gravées plusieurs centaines de traits parallèles par millimètre. Le réseau permet comme le prisme de décomposer la lumière blanche , cependant le principe de fonctionnement est tout à fait différent , il fait appel à des notions de diffraction et d'interférences.

Le spectre obtenu est également différent (voir photo) , on observe plusieurs spectres symétriques de part et d'autre d'une ligne blanche brillante.

Les premiers réseaux inventés par Fraunhofer étaient constitués par des fils fins équidistants tendus entre deux supports. On peut considérer de tels réseaux comme une série de fentes parallèles et équidistantes.

Le spectre du soleil.

En 1814 Fraunhofer décompose la lumière solaire avec son spectroscope et découvre dans le spectre solaire 500 raies sombres qui porteront son nom. Actuellement on en dénombre plusieurs milliers. L'explication de ces raies sombres ne viendra que bien plus tard vers 1850 avec Bunsen et Kirchhoff professeurs à l'université d'Heidelberg (Allemagne).

A cette époque ils savent identifier les éléments chimiques comme le sodium , le potassium , et le calcium à partir des spectres émis par leurs flammes , ce sont des raies d'émission brillantes dont la place et le nombre est caractéristique de l'élément chimique. Ils ont l'idée de faire traverser la flamme par un faisceau intense de lumière blanche et d'observer le spectre.

Ils observent alors sur fond continu des raies sombres à l'emplacement exact où se situaient les raies brillantes. Ils découvrent le phénomène de renversement des raies : un atome est capable d'absorber les radiations qu'il est par ailleurs capable d'émettre.

La composition du soleil.

En 1835 Auguste Comte affirmait:" Nous ne saurons jamais étudier par aucun moyen la composition chimique des étoiles" et voilà que 30 ans plus tard deux savants lui donnaient tort.

Les raies d'absorption du spectre solaire proviennent de la partie la plus froide de la photosphère , à la limite de la chromosphère , là où la pression est faible. C'est dans cette région que la composition du soleil est déterminée avec le plus de précision . Ces milliers de raies ont permis de déceler la présence et l'abondance dans le soleil des éléments chimiques connus sur terre .

En 1868 , lors d'une éclipse totale de soleil , le Français Jules Janssen et l'Anglais Joseph Lockyer découvrent dans le spectre d'émission de la couronne solaire une raie jaune qui ne correspond à aucun élément connu sur terre que l'on baptisa Hélium.

Cet élément ne fut identifié sur terre qu'en 1895. Le soleil est principalement constitué des deux éléments (H) Hydrogène

(78,4% en masse) et (He) Hélium (19,6% en masse) . Les éléments chimiques sont crées au coeur des étoiles par des réactions nucléaires (fusion) : c'est le processus de nucléosynthèse. Ces fusions s'accompagnent d'une perte de masse qui se transforme en énergie rayonnée par l'étoile. Quand le combustible est épuisé c'est la mort de l'étoile , cette fin dépend de la masse de l'étoile , elle peut se terminer par une gigantesque explosion (supernova). L'étoile éjecte ainsi dans l'espace les éléments qu'elle a fabriqué. Cet immense nuage de gaz peut à son tour se contracter et donner naissance à une étoile de seconde génération accompagné d'un cortège planétaire se constituant petit à petit par accrétion des particules de matière.

Quand à notre cher soleil , dans 4 milliards d'année il deviendra une géante rouge et se recontractera pour donner naissance à une naine blanche......Adieu veaux , vaches , cochons,couvées.......


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