Note sur l'appareil zénitho-nadiral présenté au Bureau des Longitudes (séance du 17 janvier 1900) par M. A. Cornu

17 Janvier 1900

Note sur l'appareil zénitho-nadiral [renvoi en marge : (voir la description théorique de l'appareil dans les procès-verbaux de 1895)

présenté au Bureau des Longitudes

(séance du 17 Janvier 1900)

par M. A. Cornu.

L'appareil (destiné à observer les étoiles zénithales & à comparer directement leur direction au moment de leur passage dans le méridien avec la direction du nadir) se compose d'une lunette astronomique munie d'un micromètre à fil, placé horizontalement dans le méridien et visant un double miroir N, Z, dont le dessin ci-contre fournit la disposition.

[schéma]

Le miroir Z à 45° environ de la verticale réfléchit l'image du zénith : le miroir N celui du fil nadiral du micromètre sur le bain de mercure B.

[schéma, dans la marge] Si les deux miroirs étaient rigoureusement rectangulaires – l'image de l'étoile zénithale E étant visible en même temps que le fil nadiral supposé en coïncidence avec son image réfléchie F – on aurait directement la distance zénithale de l'étoile en mesurant la distance FE au moment du passage au méridien.

La précision de cette mesure dépend naturellement du réglage exact de l'appareil. Or voici les opérations à effectuer pour y parvenir.

[schéma, dans la marge] 1° Opérations optiques. Les deux miroirs sont fixés chacun par 3 vis & contrevis (v v' v" υ υ' υ") sur des châssis liés à deux tourillons TT'.

Par un retournement [barré : optique] sur les tourillons T à la place de T', T' de T et réflexion normale du réticule de la lunette on arrive aisément à fixer les deux miroirs parallèlement à l'axe des tourillons.

[plusieurs schémas dans la marge] D'autre part, en visant directement la prunelle de son œil l'observateur voit les deux images séparées ou en coïncidence suivant que les miroirs sont approximativement ou presque exactement perpendiculaires. En effet, les deux miroirs, taillés dans la même glace, sont échancrés de manière à empiéter l'un sur l'autre.

Il y a donc deux régions n, z qui réfléchissent mutuellement leurs images & les renvoient dans la direction primitive.

Il en résulte que le fil du micromètre lorsque les miroirs sont presque rectangulaires est entouré de deux images doublement réfléchies situées de part & d'autres du fil réel, l'une nz qui nous appellerons nadirozénithale parce qu'elle est réfléchie d'abord sur le miroir nadiral N puis sur le miroir zénithal Z

l'autre zn – – zénitho-nadirale pour la raison similaire.

On a intérêt à [barré : ne pas donner] conserver aux miroirs un angle un peu différent d'un angle droit <à cause de la difficulté d'obtenir la rectangularité parfaite> : la distance angulaire de chaque image nz ou zn est égale (ainsi qu'on le démontre aisément) à deux fois la différence de l'angle des miroirs avec l'angle droit.

2° Opérations de nivellement.

L'axe des tourillons est rendu horizontal, comme celui d'une lunette méridienne, avec un niveau à bulle d'air.

On vérifie après coup ce réglage en constatant que l'image nadirale du fil vertical du micromètre coïncide avec l'image doublement réfléchie sur NZ du même fil.

[schéma barré, en marge] De plus, on reconnaît que le réticule du micromètre est réglé horizontalement & verticalement lorsque toutes les images similaires sont parallèles sans quoi elles sont inclinées mutuellement du double de l'erreur.

3° Opérations astronomiques.

L'axe de la lunette horizontale doit être dans le méridien & l'axe des tourillons normal au même plan.

Cette condition s'obtient en visant une étoile circompolaire réfléchie sur l'un des deux miroirs, car le système des miroirs est libre sur ses tourillons.

Après avoir installé provisoirement l'appareil, l'axe optique de la lunette étant, par réflexion normale, perpend^re aux tourillons on vise l'étoile circompolaire & on attend l'époque de son passage au méridien : elle doit être <à ce moment> au milieu du champ, sur le fil vertical. Si elle n'y est pas exactement, on estime l'angle d'erreur & on incline tout le système de l'angle voulu.

L'appareil est alors en état de fonctionner. On remarque que toutes ces opérations <de réglage> sont indépendantes. Il est à remarquer que l'axe de la lunette n'a pas besoin d'être horizontal.

D'autre part une petite erreur d'azimut de l'axe de l'appareil n'entraîne qu'une erreur, négligeable, les étoiles susceptibles d'être observées n'étant jamais distantes du zénith [barré : que] de plus de 20' à 30' (suivant le champ de la lunette)

Mode de mesure.

L'élimination de l'erreur de rectangularité des deux miroirs se fait de la manière la plus simple. L'analyse géométrique des directions des images réfléchies conduit au résultat suivant

[schéma, en marge] Pour obtenir la distance zénithale ζ de l'étoile, on pointe [barré : au] :

1° l'image nadirale du fil [barré : avec le] en mettant le fil mobile horizontal du micromètre en coïncidence avec son image réfléchie sur le bain de mercure. Soit p₀ le pointé lu sur le tambour.

2° l'image de l'étoile E avec l'image nadirozénithale nz du fil (et non avec le fil lui-même) : Soit p_e le pointé correspondant : on a

ζ = p₀ – p_e

exprimé en tour de vis du micromètre.

[schéma, en marge] [barré : La diff] Il est très facile de distinguer l'image nz de l'image zn en observant l'anneau oculaire avec une loupe. Si, pendant qu'on observe cet anneau, on couvre avec un écran convenable le miroir nadiral, il reste l'image γ du miroir zénithal : c'est par cette portion de l'anneau oculaire qu'arrive à l'œil l'image nadirozénithale : de sorte qu'en déplaçant la pupille pour conserver seulement cette région de l'anneau oculaire, c'est l'image nadirozénithale qui seule reste visible, l'autre s'efface puisque le bord de l'iris <de l'œil> intercepte la position δ qui lui livrerait passage.

[schéma, en marge] L'appareil mis sous les yeux du Bureau comprenait une petite lunette <de 30' de foyer>, l'appareil des deux miroirs, un bain de mercure amalgamé & un collimateur <vertical> produisant l'image d'une étoile artificielle.

En raison de l'instabilité du plancher & de la table, le bain de mercure était recouvert par une glace argentée parallèle à la surface réfléchissante (L'appareil était monté sur la table placée entre la porte & la fenêtre dans la salle des séances)

L'oculaire nadiral (loupe et lame de glace sans tain) était éclairée par une bougie placée derrière un verre dépoli.

L'étoile artificielle était produite par l'illumination (à l'aide d'un petit objectif & d'un miroir amenant l'image d'un bec de gaz du lustre) d'un très petit trou d'une lame de clinquant au foyer du collimateur vertical.

A Cornu.