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Revue de la BNF

2013/2 (n° 44)


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1 - Mer des Crises, mont Taurus, Corne boréale, 7 mars 1897, pl. XXIX de l’Atlas photographique de la Lune, fasc. 5, 19001
BNF, Cartes et Plans, Ge BB-238
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Les astronomes Maurice Loewy (1833-1907), directeur [1][1] Maurice Loewy est devenu directeur de l’Observatoire... de l’Observatoire de Paris, et Pierre-Henri Puiseux (1855-1928) mirent plus d’une quinzaine d’années pour réaliser le grand atlas photographique de la Lune dont les fascinantes héliogravures leur conférèrent la notoriété. Le projet, annoncé à l’Académie des sciences le 9 juillet 1894, ne sera achevé qu’en 1910, trois ans après la mort de Maurice Loewy. Charles Le Morvan (1865-1933), lui-même assistant à l’Observatoire, aida les deux astronomes dans ce travail, réalisant les agrandissements photographiques dans un laboratoire situé à Meudon. Il publiera lui-même, en 1914, une version réduite de l’atlas : sa Carte photographique et systématique de la Lune sera publiée en 4 fascicules de 1914 à 1926.

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Le grand atlas de Loewy et Puiseux édité par l’Imprimerie nationale [2][2] Atlas photographique de la Lune, publié par l’Observatoire... est accompagné d’un volume de texte rassemblant le commentaire des images. L’ouvrage est publié en 12 fascicules constitués chacun :

  • d’un texte de présentation ;

  • d’un titre frontispice avec une photographie de la Lune de petites dimensions (20 × 13,3 cm) obtenue au foyer du « grand équatorial coudé » de l’Observatoire de Paris ;

  • de 5 ou 6 héliogravures de grand format (57,2 × 46 cm), détails de la surface lunaire, réalisées d’après les agrandissements sur verre de clichés des trois à six années précédant la livraison ;

  • d’une série de calques couvrant chacune des héliogravures et donnant le nom des principales formes du relief rencontrées.

Au titre frontispice de chaque fascicule, la Lune apparaît à différents stades : lors du premier quartier, deux jours après, aux âges de quatre jours et six heures, de onze jours, de vingt-quatre jours, de « quelques jours », de vingt-trois jours… Les magnifiques agrandissements héliogravés donnent à voir des reliefs contrastés : plaines lunaires et volcans s’offrent au regard comme si la Lune était proche. La forte impression produite par la courbure de l’astre invite l’observateur aux promenades lunaires, « comme s’il y était ». Ces visions subjectives que l’on a parfois qualifiées de « visuellement époustouflantes » ont pu marquer les visiteurs de l’Exposition universelle de Paris, en 1900, où certaines héliogravures furent exposées. En regardant la Lune, c’était une autre Terre qu’ils voyaient, si semblable et si différente de la leur ! Pour Loewy et Puiseux, le projet ne visait pas seulement à l’obtention d’une description précise et exhaustive des reliefs mais bien à l’accroissement des connaissances sur la constitution de la Lune, son origine, sa formation et son évolution.

2 - [La Lune âgée de six jours], cliché du 26 avril 1898, titre frontispice de l’Atlas photographique de la Lune, fasc. 5, 19002
BNF, Cartes et Plans, Ge BB-238

Connaître la Lune par la photographie

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L’idée d’une carte photographique de la Lune avait été émise en public par François Arago lui-même, dès 1839. Alors qu’il annonçait la découverte du daguerréotype, il en imaginait déjà les applications et les performances :

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Jamais les rayons de la Lune, nous ne disons pas à l’état naturel, mais condensés au foyer de la plus grande lentille, au foyer du plus large miroir réfléchissant, n’avaient produit d’effet physique perceptible. Les lames de plaqué préparées par M. Daguerre, blanchissent au contraire à tel point sous l’action de ces mêmes rayons et des opérations qui lui succèdent, qu’il est permis d’espérer qu’on pourra faire des cartes photographiques de notre satellite. C’est dire qu’en quelques minutes on exécutera un des travaux les plus longs, les plus minutieux, les plus délicats de l’astronomie [3][3] Rapport de M. Arago sur le daguerréotype, lu à la séance....

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Certes, au début des années 1890, les photographies de la Lune réalisées par l’astronome britannique Warren de la Rue (1815-1889) ou l’astronome américain Lewis Morris Rutherfurd (1816-1892) avaient depuis longtemps permis de dissiper les incertitudes sur l’existence ou la forme de certains objets du relief lunaire, mais les procédés photographiques au collodion qui avaient été utilisés, lents et délicats, n’avaient pas permis d’obtenir la précision escomptée. La plaque photographique ne captait pas les objets les plus fins pourtant visibles par l’observateur braquant sa lunette astronomique vers notre satellite.

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Pour Loewy et Puiseux, l’infériorité de ces épreuves photographiques comparée à la vision directe de l’objectif de la lunette astronomique était considérable. Les théories relatives à l’origine de la Lune et son évolution s’appuyaient alors exclusivement sur des dessins ou les témoignages oraux des astronomes. La mise à disposition de plaques sensibles au gélatino-bromure d’argent, notamment par la maison Lumière, allait permettre la réalisation d’instantanés palliant les défauts de stabilité des instruments de prise de vue et l’imparfaite concordance de leur mouvement avec celui de la Lune. Elles jetaient le ferment de nouveaux espoirs. Loewy et Puiseux s’efforceraient d’obtenir une image photographique si fine qu’elle pouvait être agrandie à la taille même des meilleures cartes dessinées de l’astre. Pour les deux astronomes, le modèle viendrait de l’observatoire de Lick, situé en Californie, sur le mont Harrison. Un télescope équatorial gigantesque, muni d’un objectif de 0,91 mètre de diamètre, doué d’une distance focale de 15 mètres, fournissait là des clichés de la Lune de qualité. Il convenait de faire encore mieux, de rendre photographiquement visibles l’ensemble des détails observables à la lunette, tout en maintenant simultanément la rigueur de la représentation et sa qualité esthétique.

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Cinq cents soirées d’observation seront nécessaires aux astronomes pour réaliser près de six mille clichés de la Lune, dont une partie, jugée médiocre, sera immédiatement jetée. Il fallut trouver un équilibre entre la finesse de grain des plaques au gélatino-chlorure et la sensibilité des plaques au gélatino-bromure qui permettait d’atténuer l’effet d’ondulation des images. Cette dernière fut privilégiée. Les clichés devaient être suffisamment précis pour capter tous les détails que saisissait l’objectif du télescope. Il convenait, à cette fin, d’user de la loupe ou du microscope.

3 - Mer des Crises, mont Taurus, Corne boréale, 7 mars 1897, calque de la pl. XXIX de l’Atlas photographique de la Lune, fasc. 5, 19003
BNF, Cartes et Plans, Ge BB-238
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Les difficultés de réalisation furent grandes. Les astronomes multiplièrent les expériences de prise de vue, de développement, de tirage, faisant évoluer les temps de pose, changeant les bains… L’atlas complet nécessitait des vues de l’astre à ses différentes phases. Or, la Lune n’est visible que vingt jours par mois et durant les vingt nuits correspondantes, il y en a dix, à peine, où elle atteint une hauteur suffisante pour que l’atmosphère terrestre ne perturbe pas l’observation. Lorsque notre satellite se rapprochait du Soleil, les astronomes n’avaient que le choix d’opérer en plein jour, ce qui voilait la plaque sensible, ou de laisser l’astre s’approcher de l’horizon, mais alors l’atmosphère terrestre constituait une grande gêne. En outre, les mouvements de l’air déstabilisaient les instruments réglés avec précision. Le vent était à bannir. Pour certaines phases lunaires, seuls trois ou quatre jours dans l’année offraient des conditions adéquates. Les astronomes évoquèrent la pénibilité d’essais infructueux.

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Obtenir des images de la Lune d’un grossissement de 2 000 qui la mettait à moins de 200 kilomètres de l’observateur n’était pas chose facile. Il s’agissait de photographier un astre en mouvement depuis la planète Terre, elle-même en double rotation, sur elle-même et autour du Soleil. Dans les premiers temps, non seulement la lunette astronomique n’était pas abritée du vent, mais les mécaniques qui permettent de suivre avec fidélité le mouvement de la Lune n’étaient pas encore installées. Les conditions climatiques, rarement stables sous le climat parisien, ont été longtemps contraires à la réalisation d’images dont les temps de pose allaient de 0,7 seconde à 1,5 seconde. Malgré cela, il apparut clairement aux astronomes qu’il ne convenait pas de retarder la publication de documents susceptibles de faire progresser à grands pas la connaissance de la Lune. Ainsi fut décidée une publication régulière, par fascicule à partir de l’année 1896 [4][4] La Bibliographie de la France annonce un fascicule....

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Les objets de la surface lunaire découverts par les photographies de l’atlas sont innombrables. Dès les premières années, le nombre de nouveaux cratères approchait la centaine.

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Le télescope monumental de l’Observatoire de Paris, le « grand équatorial coudé » récemment construit, avait été mis à contribution par Loewy et Puiseux (ill. 4 et 5). Le polissage de l’objectif et la réalisation des miroirs bénéficièrent des compétences des frères Henry mises en œuvre depuis 1887 pour la carte photographique internationale du ciel. La fabrication de la partie mécanique fut confiée au constructeur d’instruments de précision Paul Gautier. L’une des particularités du grand équatorial était l’adjonction d’une chambre photographique munie, à l’instar du télescope lui-même, d’un objectif puissant de très grande qualité. Afin d’obtenir le grossissement voulu, la distance focale avait été portée à une longueur exceptionnelle. Elle atteignait 18 mètres. Cela impliquait un long trajet des rayons lumineux ; à cette fin, le grand équatorial coudé était formé de deux tubes à angle droit, munis en leur sein de deux miroirs réfléchissants.

4 - Le grand équatorial coudé de l’Observatoire de Paris (système Loewy), vue d’ensemble4
La Nature, n° 955, 18 avril 1891, p. 305. BNF, Philosophie, Histoire, Sciences de l’homme, 4-R-45
5 - L’oculaire du grand équatorial coudé5

« […] l’équatorial coudé se compose de deux parties à angle droit : l’une est dirigée suivant l’axe du monde et peut tourner sur elle-même ; l’autre, qui lui est perpendiculaire, peut décrire autour de la première un plan représentant l’équateur céleste. »

La Nature, n° 955, 18 avril 1891, p. 305. BNF, Philosophie, Histoire, Sciences de l’homme, 4-R-45
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L’instrument bénéficiait d’une monture équatoriale qui maintenait la direction de l’observation parallèle à l’axe de notre planète. Les astronomes tournaient une manivelle actionnant un mécanisme d’horlogerie : le télescope était alors mû trois heures durant par un mouvement très lent compensant la rotation de la Terre et le maintenant immobile par rapport aux repères astronomiques. Un mécanisme spécial permettait en outre de suivre le mouvement de la Lune. Les observateurs s’émerveillaient : les 12 tonnes de l’engin se mouvaient avec la précision d’une aiguille de montre !

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Une telle focale de 18 mètres aurait logiquement nécessité la construction d’une coupole d’observation aussi grande que le dôme du Panthéon. Afin d’éviter les coûts trop élevés, mais aussi les inévitables turbulences liées au déplacement d’une telle coupole, les astronomes optèrent pour un dispositif original. L’observateur, l’œil rivé sur l’oculaire, tenant son micromètre ou le mécanisme manuel occultant l’objectif de la chambre noire, ne travaillait pas dans une posture fatigante, mais confortablement assis au troisième étage d’un bâtiment de l’Observatoire. Une fois l’observation terminée, un second bâtiment plus petit, monté sur rail et poussé par des aides, venait s’appliquer contre la maison principale, coiffant ainsi le télescope géant, le protégeant de la poussière et des intempéries.

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Les images négatives, fines et nettes, étaient réalisées sur des plaques de verre au gélatino-bromure de la maison Lumière dont la définition était de 3 ou 4 centièmes de millimètre. Elles étaient ensuite agrandies de manière que l’observateur n’ait pas besoin d’une loupe de lecture. Cet agrandissement conduisait à des positifs sur verre. Une large portion du disque lunaire pouvait ainsi être captée nantie de nombreux détails intéressants. Afin d’accroître la lisibilité de l’ensemble, les négatifs sur verre conduisirent également au tirage d’épreuves positives sur papier.

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En vue de leur multiplication et de leur impression, les photographies positives sur verre donnèrent lieu à la réalisation d’héliogravures par Fillon [5][5] Introduction, p. 5 : « Longtemps nous avons été arrêtés.... Le choix de cette technique d’impression, coûteuse mais donnant lieu à des images riches de belles nuances de gris et remarquablement stables, se justifiait pleinement en raison de l’importance des enjeux scientifiques. Deux plaques de cuivre gravées correspondant au dixième fascicule de l’atlas sont aujourd’hui conservées dans les archives de l’Observatoire de Paris.

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Depuis les premières années de la décennie 1870, c’était la belle carte de la Lune dessinée par le sélénographe allemand Johann Friedrich Julius Schmidt (1825-1884) qui faisait autorité. Sur cette carte de Schmidt figuraient des détails plus fins que sur les photographies du grand équatorial, mais il était rare que leur existence soit confirmée par deux documents indépendants. Les objets lunaires de dimensions supérieures restaient, eux aussi, marqués par des divergences. Les erreurs, défauts et imprécisions de la carte de Schmidt apparaissaient de manière flagrante. Les astronomes louaient la photographie : elle autorisait une vision ample, générale, que ne permettaient pas les saisies détaillées. D’amples portions de la surface lunaire étaient ainsi photographiées quand le dessin obligeait au raccord si difficile d’innombrables fragments, tous différents par l’éclairement reçu, la libration ou balancement de la Lune autour de son axe, par les variations de la réfraction de la lumière liées à l’atmosphère terrestre, par la rotondité de l’astre. La photographie ouvrait la voie d’une représentation homogène. Les contours des formes, ou linéaments, étaient rendus avec précision. Un dernier avantage et non des moindres résidait dans la possibilité qu’elle offrait de multiplier les épreuves dans un temps réduit. Loewy et Puiseux affirmèrent avoir obtenu en moins de deux heures 15 ou 20 clichés de la Lune d’une qualité de finesse presque uniforme. Il est vrai qu’ils ne comptaient pas alors le temps si long de la préparation, des doutes, de la fatigue des nuits perdues.

Mettre en doute l’objectivité photographique

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Malgré leurs soins, les agrandissements photographiques présentaient un certain nombre de défauts qu’il était bien difficile de distinguer des aspérités du sol lunaire (ill. 6). Les traces laissées par les poussières, trous ou piqûres de la gélatine étaient la hantise des astronomes photographes. Comment fournir une image authentique, non retouchée et cependant non altérée par les processus de sa fabrication même ? Par une remarquable pirouette, les astronomes firent remarquer que la présence de ces défauts présentait l’avantage de conférer aux images un caractère d’« absolue authenticité ». Ils estimèrent qu’ils étaient suffisamment caractéristiques de la pratique photographique pour ne pas être confondus avec des aspérités du sol lunaire.

6 - Delambre – Manilius – Bessel, 19 septembre 1894, pl. XXII de l’Atlas photographique de la Lune, fasc. 4, 18996
BNF, Cartes et Plans, Ge-BB-238
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Quand il y avait ambiguïté, ils effectuaient de légères retouches avec le plus grand soin et le plus discrètement possible. Ils firent savoir que, chaque fois que le doute s’emparait d’eux, ils s’abstenaient de toute modification.

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Afin de donner toute leur lisibilité aux reliefs de la Lune, si variables par leur taille et leur éclairement, Loewy et Puiseux firent le choix de ne pas conserver pour chaque prise de vue le même temps de pose, ni le même grossissement. Ils prirent soin de souligner qu’aucun artifice ne pouvait dispenser de recourir au calcul si l’on souhaitait rendre comparables les mesures faites sur des clichés réalisés à des dates différentes.

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L’Atlas photographique de la Lune, de Loewy et Puiseux, est remarquable tant par sa qualité esthétique que par ses performances heuristiques. Il tire cependant son intérêt philosophique des remarquables réflexions sur l’image dont il fut porteur. La Lune, dont la description précise de la face visible est l’enjeu de ces travaux, est un objet lointain, voire inatteignable et particulièrement difficile à décrire et connaître puisque, en l’absence d’atmosphère, la lumière qui règne là-bas est bien différente de ce que nous connaissons. Par ailleurs, les analogies avec la Terre sont trop incertaines pour que les zones cachées dans l’ombre ou dérobées à la vue par la courbure de notre satellite puissent être décrites précisément, en prenant appui sur les reliefs terrestres.

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Loewy et Puiseux estimaient que la comparaison de photographies réalisées avec des temps de pose différents serait précieuse. Les différences entre les clichés d’un même objet apparurent manifestes. Les deux astronomes durent se rendre à l’évidence : « Les épreuves successives d’un même objet montrent des caractères individuels et des différences appréciables, quelque soin que l’on ait mis à opérer toujours dans des conditions identiques. » Ils conclurent : « […] si l’on veut arriver à une connaissance aussi exacte que possible des détails les plus ténus que l’on aperçoit sur les photographies de la Lune, il faut comparer attentivement, sur chaque point particulier, les clichés d’une même soirée et s’il subsiste un doute, recourir à des épreuves obtenues avec des éclairages différents. » Il leur apparut nécessaire, afin de tirer tout le parti possible d’une soirée consacrée aux photographies lunaires, de faire varier à dessein la durée de la pose et les techniques du développement. Ils multiplièrent ainsi les expériences de prise de vue, de développement et de tirage. Les images les plus claires offriraient des détails dans les zones vivement éclairées et conviendraient pour préciser les structures les plus délicates ; les images les plus intenses compléteraient ces informations pour les parties les moins éclairées. Seule une telle méthode permettrait d’acquérir des notions exactes et définitives sur les objets topographiques de la surface lunaire. Ils en vinrent à la conclusion que « la photographie comporte […] un élément subjectif, de même que tous les procédés artistiques, où l’éducation, le goût, le jugement du dessinateur exercent une influence si marquée ». Cette remarque fut formulée en 1895, une année seulement après qu’ils affirmèrent vouloir supprimer l’observateur et sa personnalité, à l’instar de leur collègue l’astronome Faye, qui préconisait depuis longtemps son élimination et sa substitution par la photographie et la télégraphie, plus objectives, plus rigoureuses. Grâce à Loewy et Puiseux, l’auteur faisait irruption dans le champ de la photographie scientifique. L’interprétation même des images soulevait des questions. Comment convenait-il de décrire ces reliefs puisque la lumière sur la Lune dépourvue d’atmosphère était si différente de celle qui régnait sur la Terre ? Ne risquait-on pas d’attribuer aux cratères une dimension inexacte du fait des qualités particulières de l’irradiation ? Enfin, comment décrire les reliefs tout en tenant compte de la rotondité de l’astre et des problèmes de perspective qu’il soulevait ?

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Ainsi, il avait fallu attendre la fin du xixe siècle pour que l’on en vienne à douter de l’absolu d’objectivité de l’image photographique. Que ces réflexions émanent de scientifiques animés d’une volonté de parvenir à une inscription exacte de la Lune sur la plaque sensible n’en avait que plus de poids. Mais cette méthode comparative, pour rigoureuse qu’elle soit, présentait des défauts. La difficulté de réunir pour toutes les portions de la Lune des documents suffisamment nombreux et précis conduisait à une impasse pratique. Le temps et les efforts requis pour l’étude précise de toutes les régions concernées étaient trop importants. La collaboration de plusieurs observateurs n’était pas souhaitable, car elle multipliait les risques de divergences : comment diviser la tâche entre plusieurs artistes photographes sans faire perdre son unité à l’atlas ? D’ailleurs, requérir l’aide de plusieurs astronomes habiles demanderait tant de temps que la réalisation d’une carte exacte et complète en serait impossible. Diviser le travail entre plusieurs personnes ou le répartir sur une durée trop importante altérerait la valeur de l’œuvre. Dans l’un et l’autre cas, le facteur personnel atteindrait une telle proportion qu’il serait impossible d’en faire abstraction. Après avoir tant réfléchi au protocole et au dispositif de réalisation du grand atlas, les astronomes conclurent qu’il convenait ainsi de faire confiance à la photographie, de ne pas attendre la perfection pour diffuser les fascicules d’héliogravures, car les découvertes attendues étaient, d’évidence, considérables.

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La carte photographique de la Lune réalisée par Loewy et Puiseux connut une longévité remarquable. Elle fut utilisée en référence durant des dizaines d’années, jusqu’à l’arrivée des premières sondes spatiales, dans les années 1960. Il est clair que si les deux astronomes étaient conscients de la double qualité, scientifique et artistique, du travail qu’ils entreprenaient en 1894, ils furent pleinement lucides quant à ses imperfections. La qualité de leur réflexion sur l’image et ses dispositifs de fabrication fait la force d’une œuvre qui, de nos jours encore, influence pleinement les artistes.

Notes

[1]

Maurice Loewy est devenu directeur de l’Observatoire de Paris en 1897. Il en était auparavant sous-directeur.

[2]

Atlas photographique de la Lune, publié par l’Observatoire de Paris, exécuté par M. M. Loewy, sous-directeur de l’Observatoire, M. P. Puiseux, astronome adjoint à l’Observatoire, Paris, Imprimerie nationale, 1896-1910. Texte in-fol. (33 cm) en 13 fasc. et atlas gr. in-fol. (79 cm) en 12 fasc. ([652] p., [12]-LXXI f. de pl.-[71] f. de calque). BNF, Cartes et Plans, Ge FF-14510 (texte) et Ge BB-238 (atlas avec ses couvertures de livraison vertes).

[3]

Rapport de M. Arago sur le daguerréotype, lu à la séance de la Chambre des députés, le 3 juillet 1839, et à l’Académie des sciences, séance du 19 août, Paris, Bachelier, 1839, p. 40-41.

[4]

La Bibliographie de la France annonce un fascicule par an entre 1896 et 1910, 30 F chacun. Ce prix explique la rareté de l’ouvrage (27 exemplaires complets repérés). Parallèlement, la Société belge d’astronomie décidait de publier dans son bulletin une édition réduite des planches reproduites en similigravure (sauf exceptions). « Elle est destinée aux simples amateurs qui y trouveront des indications précises, autant qu’aux astronomes de profession qui en feront un vade mecum de leurs observations lunaires. Le format commode de [cette] édition et le prix modeste de la cotisation qui y donne droit, feront qu’elle sera bientôt dans toutes les mains. […] Ces planches ne seront pas mises dans le commerce. Néanmoins, chacun de nos membres pourra se procurer pour ses études un exemplaire en tiré à part à raison de 5 fr. par fascicule » (Bulletin de la Société belge d’astronomie, 1897-1898, p. 233-234).

[5]

Introduction, p. 5 : « Longtemps nous avons été arrêtés par les difficultés spéciales aux reproductions sur papier. Ces obstacles peuvent être considérés comme entièrement surmontés aujourd’hui, grâce à l’obligeance et à l’habileté de M. Fillon. Les héliogravures ci-jointes, dont on peut constater à première vue l’excellente exécution, reproduisent avec une fidélité presque absolue les agrandissements sur verre que nous avons confiés à l’artiste. »

Plan de l'article

  1. Connaître la Lune par la photographie
  2. Mettre en doute l’objectivité photographique

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