De Atmosphaera Lunari, Dissertatio Astronomica. Auctore Dno Johanne Paulo Grandjean de Fouchy, in Suprema Galliae Rationum Curia Senatore, & Reg. Scient. Acad. Paris. Socio.

The following Authors have given very ample Accounts of the Eruption of Mount Vesuvius, on Dec. 16. 1631. Giulio Cesare Braccini; Dell’ Incendio fattosi nel Vesuvio, a 16 Dec. 1631. Neapoli, 1632. 4to. Don Juan de Quinones; El Monte Vesuvio, Madrid. 1632. 4to. Julius Caesar Recupitus; de Incendio Vesuviano Nuncius, Neapol. 1632-3. 8vo. Joh. Bapt. Musculus; de Incendio Vesuvii. Neapol. 1633. 4to. Gaspar Paragallo; Ragionamento de’ Tremuoti. Napoli, 1689. 4to. III. De Atmosphæra Lunari, Dissertatio Astronomica. Auctore D’ Johanne Paulo Grandjean de Fouchy, in suprema Galliæ Rationum Curia Senatore, & Reg. Scient. Acad. Paris. Socio. CELEBERRIMA est apud astronomiæ physicæ cultores de atmosphærae lunaris existentia quaestio. Multi, iique præstantissimi viri, ipsam diversis rationibus physicis solvendam, sed vanis hucusque conatibus, susceperunt. Tot igitur & tantorum artificum irritis laboribus edoctus, aliam mihi viam tenendam statui; ipsiusque atmosphærae lunaris existentiam ex meris observationibus inquirendam judicavi, non quidem ex ipsius atmosphærae corporis directo intuitu, quippe quod oculorum aciem facillime effugere posset, fed ex phænomenis ipsius existentiam necelario comitantibus, puta refractione radiorum ipsam, luna pleno orbe orbe fulgente, & in eclipsibus solis & fixarum a luna, pertranseuntium; idque eo libentius, quod ista radiorum refractio minime ab atmosphaeræ altitudine pendet, quin e contra ipsi quodammodo reciprocet; eadem enim atmosphaeræ virtute refringente supposita, eo major erit refractio, quo minor atmosphaeræ altitudo, radio luminis in superficiem ipsius obliquius incidente. Atmosphaeræ nomine intelligitur quaedam materiae diaphanae congeries planetam involvens, quae radios luminis ipsam pertranseuntes a recta linea deflectere potest; sive haec materia in aere nostro simili, sive separatim ab ipso existat, quicquid sit, hic de sola materia refringente agitur, idque tantum in hujus operis decursu probandum sufficiens, nullam circa lunam dari materiem, quae radios luminis a recto tramite sensibiliter deflectere valeat. Hoc unum lectorum admonitum volo, me hic atmosphaeram ut fluidum homogeneum concipere superficie sphærica obductum, ejusdemque ubique densitatis, quae decrescentium densitatum in reali atmosphaera existentium summæ æqualis sit, omissa expresse partium ejus densitatis differentia, quae nullatenus nostras demonstrationes turbare potest. His itaque praemissis, ad rem ipsam properandum est: Et primo, quid variationis in diametris lunaribus ipsius, si existat, atmosphaera asserre possit, discutiendum. TAB. I. FIG. 1. Si luna atmosphaera cingitur, major observari debet ipsius diameter, quam in planeta nudo observaretur: ut autem ejus incrementi quantitas innotescat, sit $AIB$ ipsius lunæ corpus, $GEF$ ipsius atmosphaera, erit angulus $AHL$ ipsissima lunæ diameter; & angulus $EHL$ axe $LH$, & radio $AEH$, in $E$ refracto comprehensus, erit diameter lunæ observata. servata. Angulus igitur $EHA$ erit incrementum diametri lunæ ob ipsius atmosphæram: Sed angulus $EHA$ opponitur lateri $EA$ trianguli $EHA$; & angulus $AEH$ supplementum ad $180^\circ$ refractionis horizontalis in atmosphæra lunari opponitur lateri $AH$ distantiae lunæ a terra. Porro latus $EA$ medietas est chordæ atmosphærae lunaris ipsius lunæ corpus in $A$ tangentis. Sinus ergo incrementi $EAH$ diametri lunæ ob ipsius atmosphæram erit ad sinum supplementi refractionis horizontalis $AEH$, ut medietas $AE$ chordæ atmosphærae corpus Lunæ tangentis ad distantiam $AH$ lunæ a terra. Hinc sequitur plane insensibile evadere illud diametri lunaris incrementum: Si enim ad $2''\frac{1}{2}$ assurgeret, supposita refractione horizontali $5'$, id est, triginta saltem vicibus majori, quam supponi potest, ut ex infra dicendis patebit; semichorda $EA$ 276 leucas Gallicas æquaret, atmosphæraeque terrestris chordam similem longe superaret. Luna igitur atmosphæra cingatur, necne, eadem semper observabitur ejus diameter; nulloque modo diametri lunaris observatio solvendæ quaestioni par esse potest. Fig. 2. Majorem decidendi dubii ansam praebent eclipses solis a luna: Radii enim extremi conum umbrae lunaris terminantes, utpote qui corpus lunæ stringunt, & ejus atmosphæram pertranscunt, necessario versus coni axem inflectentur; ideoque brevior & obtusior conus evadet: ut autem illius variationis quantitas innotescat, notandum est radius $FA$, seu ipsi parallelum $EG$, qui, si nulla existeret atmosphæra, umbrae lunaris $FAC$ terminus esset, in ipso atmosphærae ingressu $G$, & in egressu $H$, versus axem $CA$, refringi: unde semiangulus coni umbrae lunaris quantitate duplæ refractionis horizontalis in atmosphæra lunari augebitur. Hinc sequitur, posita atmosphæra lunari, totalem folis eclipsin serius incipere, & citius absolvi, quam illa sublata; quin etiam in certis casibus nullam fore eclipsin totalem; quam tamen diametri lunares & solares in eodem anomaliae gradu observatæ posce-rent: in his enim casibus conus umbræ lunaris ob atmosphæram contrahitur, & ita contrahi possit, ut ne quidem discum telluris mucrone tangeret. Fig. 3. Eodem plane modo minuerentur eclipsis partialium duratio & quantitas: eclipsis enim partialis initium observatur, cum penumbrae conus GDI habitationem observatoris supergreditur: supposita autem duplici in lunæ atmosphæra refractione FCE, EVH, semiangulus coni penumbrae minuitur, semidiameterque basis GI in IH contrahitur: ut igitur in loco dato initium eclipseos observetur, centro I basis penumbrae spatium æquale GH percurrendum erit: idem de emersione dicendum. Partialis ergo eclipsis serius incipiet, & citius absolvetur, supposita atmosphæra lunari, quam luna nuda; quin etiam & minor observabitur: habitatio enim T, in penumbrae quantitate TN immersa, posita atmosphæra lunari, ipsam distantia tantum TK ingredietur. Fieri etiam poterit, ut nulla eo loci observetur eclipsis, ubi nulla supposita circa lunam atmosphæra observaretur: disco enim penumbrae imminuto, locus R, qui luna nuda in eam immergetur, quantitate RN immunis ab ipsa pertransibit. Qui autem in spatio TH radium inter directum XY atmosphæram radentem, & radium refractum EH penumbrae terminantem, comprehensio degens degens solem ab ipso quidem lunæ corpore expertem, sed tamen ab ejus atmosphæra obscuratum, videbunt; ideoque penumbra quædam pallida, quæ quidem ex prædemonstratis, ubi de altitudine chordæ atmosphærae lunaris, &c diametri ejus incremento, tertiam aut quartam ad minimum diametri lunaris partem lata observabitur, discum lunæ prægredi & subsequi debet: quin etiam hæc obscuratio absque omni eclipsi observari poterit, quotiescumque circa terminos eclipticos luminarium synodus celebrabitur. Hæc quidem præcipua phænomena in solaribus eclipsibus observari debent, si circa lunam existat atmosphæra: quid autem revera observetur, nunc videndum est. Primo, Cum axis umbræ lunaris ad 55 semidiametros terrestres, cum maximus, & 52 ½, cum minimus est, extendatur, & præterea minima lunæ a terra distantia sit 54 semidiametros terrestres, si atmosphæra lunaris refractionis horizontalis 8" capax esset, semiangulus coni umbrosi quantitate dupla, id est, 16", ex prædemonstratis augebitur; ideoque 16' 41", cum apertissimus, & 16' 5", cum angustissimus, æquabit. Porro minimo semiangulo coni supposito æquali 16' 5"; minor erit ejus axis minima lunæ a terra distantia 54 semidiametrorum terrestrium, proindeque mucro umbræ lunaris nunquam ad terram usque pertinget. Si igitur circa lunam existat atmosphæra, in qua refractionis horizontalis sit 8", nulla dabitur solis eclipsis totalis in terra. Nulla ergo existit circa lunam atmosphæra; aut, si existat, refractionem horizontalem 8" minorem producit. Quin & solares defectus totales cum duratione totalis obscurationis observantur. In eclipsi, v.g. anni 1724. 1724. duratio obscurationis totalis ad 2' 16'' assurgebat. Luna tunc temporis motu horario 1' 15'' percurrebat, umbraque ejus sibi semper parallela in disce terrae gradibus spatium 54 vicibus majus, id est, æquale 1° 7' 30'', perambulabat: unde, si auferatur motus diurnus habitationis æqualis 20', quippe qui durationem eclipses prolongare poteat, diameter umbrae habebitur æqualis 47' 30'', seu 45173 hexapedis, seu tandem 22 leucis Parisiensibus. Unde instituto calculo eruitur axis coni umbræ lunaris uno saltem terrae diametro major distantia lunæ a terra, quæ tunc minima erat, luna circa perigæum versante. Porro ex datis luminarium diametris in eodem anomaliæ gradu observatis axis coni umbræ lunaris elicetur 55 semidiametros, ad minimum, æquale: unde sequitur maculam umbræ lunaris in disco terræ, & axem coni, eodem præcise reperiri, quos distantiae lunæ & luminarium diametri observatae postulare videntur. Nulla igitur circa lunam existit atmosphæra, aut nullam, si existat, refractionem sensibilem producere valet. Sed ut nullus dubitationi locus relinquatur, eorum reddenda est ratio phænomenon, quæ in eclipsibus solaribus observata atmosphærae lunari excogitandæ locum dedere. Primo quidem, exigua illa, quæ in defectibus totilibus observatur, lucula nullam in fluido lunam ambiente refractionem arguit: experimentis enim D. Maraldy a meipso summa cura, & eodem successu, repetitis, constat corporum nulla certe atmosphæra vestitorum, si soli exponantur, umbrae circa coni axem clarescere; idque eo magis, quo longius ab ipso corpore receditur. Porro habitatio observatoris in defectu totali circa axem coni umbræ lunaris, & in ejus ejus mucronis vicinia, versatur. Mirum igitur esse non debet medium umbræ luce quadam maligna suffundi, quæ aliunde augeri potest radiis ab ære illuminato umbram ambiente versus umbræ medium reflexis. Secundo, annulus lucidus lunam in defectibus totalibus ambiens atmosphærae lunaris existentiam nullo modo probat, cum cuivis solem pila lignea, vel aliquid materiae opacæ sibi occultanti appareat. Unde atmosphærae solari, non lunari, tribuendus est; ut abunde probavit Cl. D. De Mairan in tract. de Aurora Boreali, Sect. I. Cap. I. pag. 14. Tertio, imminutio diametri lunaris, quæ in eclipsibus solaribus 30" circiter minor observatur quam luna in eodem anomaliæ gradu pleno orbe fulgenti; hæc, inquam, imminutio atmosphæram lunarem minime probat, etiamsi observentur in disci lunæ circumferentia quædam montium inæqualitates, quæ in luna plena penitus evanescunt: objecta enim lucida fibras oculi tam valide concutiunt, ut motus ipsarum fibris vicinis communicetur, & ita corporis lucidi imago ultra debitam quantitatem augetur, quod experientia pervulgata notum fiet: si enim palus seu fusis lunam inter & oculum subjiciatur, diameter palii e regione lunæ imminuta videbitur; quod si tunc temporis nubes aliqua planetam subeat, minor videtur palii diminutio; nulla est, si planetam nubes ab oculis surripiat; ac tandem pro varia lucis lunaris intensitate varia observatur. Quod ad montium inæqualitates attinet, eadem ratione in luna potius sitiente, quam in luna plena, observari debent: montes enim lunares per se obscuri, in solis fulgentissimo orbe conspecti, longe minus minus oculorum aciem fugiunt, quam ubi luna plena clarescentes vicino lunae splendore extinguuntur; cum praesertim ea sit lucis lunaris intensitas, ut in ejus vicinia ægre admodum stella tertiae magnitudinis discerni possit. Sed ut nodus hac in re penitus praescindatur, si lunæ soli oppositæ limbus ejus atmosphæræ non ipsissimi corporis planetæ terminus esset, telescopiis longioribus, arctioribusque aperturis objectivis, montes in lunari peripheria numquam observarentur: porro tubo optico 36 ped. Paris. & apertura objectiva unius pollicis, multoties plurimas montium inæqualitates in lunæ plenæ disco observavi; unde sequitur lunæ plenæ discum ejus corporis, non atmosphæræ peripheria terminari. Quarto, nunc demum de mira illa Anni 1715 observatione fulgurum lunarium Londini facta * a Dno. Delouville, praesentibus multis Regiae Societatis astronomis, paucis est differendum; paucis quidem; quid enim de re ante & post hanc eclipsin inobservata dicendum? Si tamen aliquid in medium de tam insolito phænomeno proferre liceat, supponemus limbum lunæ visibilem ex insitis montium cacuminibus componi; quæ quidem in eclipsi totali solem observatori eodem modo occultant, quo sylvarum majorum arbores visui officiunt. Unde si in lunæ superficie quædam montium series liberum in rectam lineam transitum radiis solaribus præbuerint, fulgurum quorumdam speciem mentiri debuerunt, eodem modo ac si in camera obscurata radius solis ope speculi subito * Observatio hæcce facta fuit revera a Cl. D. Edmundo Halleio, praesente quidem D. Delouville, uti videre est in Transact. N° 343, p. 249. intromittatur, & subtrahatur objectorum externorum pictura in foco lentis exarata, tractibus luminis fulguri simillimis illustrabitur: quod quidem eo libentius admittendum censeo, quod ista subitanea fulgura in limbi lunae vicinia semper observata fuerint; ut ex ipso hujus eclipseos schemate * ab illustrissima D. Sara Sloane exarato patet. Quod ad pallidam illam fasciam limbum lunae in hac eclipsi comitantem, cum in eclipsibus solaribus hucusque observatis nil simile nec mihi nec cuicum astronomo apparuerit; quod tamen in hypothesi atmosphaerae lunaris semper & ubique observari debet; nullam ejus mentionem hic faciemus. Ex his omnibus manifestum est nihil in eclipsibus solis observari atmosphaerae lunari consonum. Nunc de fixarum & planetarum eclipsibus a luna differendum. Fig. 4. Si luna atmosphaera cingitur, planetae & stellae fixae serius pone lunam occultari, & citius ab ejus disco egredi, observatori in terrae superficie constituto videbuntur, quam luna absque atmosphaera supposita; quin & in quibusdam locis, in quibus videri debuisset planetae vel fixae a luna eclipsis, nulla observabitur: quod ut manifestum fiat, sit corpus lunae ABC, & stella in S distantia quasi infinita positae; radii paralleli LV, MX, lunare corpus undique contingentes, superficiem cylindricam constituunt, cujus quidem cylindri basis VZX in disco telluris cunctas habitationes, in quibus stella seu planeta a luna tegitur, suo ambitu comprehendit. Observator itaque in V initium eclipseos, & finem in X, conspiciet, durationem- * In Museo celeberrimi patris ejus Cl. Da. Hans Sloane, Bart. R. S. Pr. que metietur temporis, per quod luna diametrum suam, feu potius spatium huic æquale percurrere poterit. Si autem lunæ atmosphæra supponatur radius IW, axi cylindri parallelus non remanebit, & cylindrus ipse conus evadet, cujus sectio YTU habitationes, quibus debebitur eclipsis, designabit. Porro angustata basi YTU, punctum T serius habitationem supergredi- et, quam punctum V; limesque U citius ipsam de- feret quam X: serius ergo incipiet stellæ vel planetæ a luna eclipsis, & citius absolvetur, atmosphæra circa lunam supposita, quam luna nuda: quin & nulla ob- servabitur eclipsis eo loci, ubi absque atmosphæra observari debuisset; locus enim C, circumferentia VZX prioris cylindri involutus, a sectione coni YTU immunis erit. Porro supposita refractione hori- zontali in lunæ atmosphæra æquali 8", VY, 1384 hexapedas, id est, leucæ Parisiensis dodrantem æqua- bit: unde sequitur nullam in locis calculo indicatis eclipsin observari debuisse, quotiescumque in cylin- dricam aream non magis leucæ dodrante immer- guntur. Aliud etiam phænomenon ex atmosphærae lunaris suppositione oritur: in cylindri parte TR stella qui- dem semper videbitur, sed interposita atmosphæra- lunari: ideoque motum & colorem a genuino diver- sum induet; idque in omnibus omnino eclipsibus, sive stella sit maxima sive minima. Porro, eclipsium fixarum & planetarum a luna du- ratio nullo modo imminuta videtur, sed semper dia- metro lunæ, & motui ejus, præcise consona obser- vatur. Quod ad illas attinet observationes, in quibus stella post contactum, in disco lunæ paululum pro- gredi ante occultationem videtur, ipsarum causam in auctam auctam lunæ & stellæ diametrum penitus refundemus: si enim hujus apparentiæ causa esset atmosphæra luna- ris, semper in omnibus stellis, & cum quibuslibet objectivorum aperturis, eadem observaretur. Porro nullam haçtenus stellam in disco lunæ progradientem observavi, nisi prima, aut ad minimum secundæ magni- tudinis, idque dimidia ad maximum sui parte; &c diameter vera fixarum, ut cuilibet observanti satis constat, insensibilis evadit, nec nisi a radiis spuriis augetur: unde radii adventitii tam stellæ quam lunæ in fundo oculi miscentur ante veram corporum stellæ & lunæ copulam: aliunde, si limbus lunæ visibilis atmo- sphærae non ipsius corporis terminus esset, majoribus tubis, & angustioribus aperturis objectivis, nulli in peripheria montes observarentur; qui tamen, ut supra dictum est, satis clare conspiciuntur. Ex his igitur omnibus manifestum erit lunam nulla atmosphæra refringente vestiri, cujus refractio obser- vationi pateat: fieri enim possit, ut circa lunam exi- steret atmosphæra, in qua refractio horizontalis ad 1" vel 2" assurgeret: huic enim opinioni suffragari videtur majores in luna maculae, quæ nullo modo sylvæ dici possunt, ut Clar. Hartsoëker & aliquibus aliis visum fuerat. Umbræ enim marginum semper limbo lunæ claro viciniores observantur; unde reæ concluditur eas cavitates esse non sylvas, quæ ex altero latere umbram projicerent. Porro supponi potest in ipsis fluidum quoddam, quo quidem casu halitus ex ipsis a sole extolli valde physicæ consonum esset; quorum congeries speciem quamdam atmosphærae circa lunam mentiretur; quæ quidem atmosphæra nec densa admodum, quippe quæ ex Cl. Neutoni demonstratis vix, cæteris paribus, tertiam halituum terrestrium densitatis partem adæquaret, nec sibi ipsi diversis temporibus similis observaretur, vaporibus istis omni alio adminiculo destitutis. Multae sunt & alia ratiocinia physica, quibus nostra de atmosphæra lunari opinio fulciri posset: sed astronomice tantum, non physicè, rem discutiendam suscepimus. Lectorem satis in hujus operis decursu distinuisse mihi visus sum: huic itaque finem impono, illustrissimæ Societatis in re tam ancipiti judicium pro ipsissima rei veritate libentissime amplexurus. IV. A Narrative of an extraordinary Sinking down and Sliding away of some Ground at Pardines near Auvergne, sent from M. T—— to a Relation in England, translated from the French, and communicated to the Royal Society by Phil. Henry Zollman, Esq; F. R. S. The Parish of Pardines, in the District of Issoire (in Auvergne) is situate about a League from the Town of Issoire on the Road to Clermont, almost on the Top of a pretty steep Hill. This Parish consists of two Villages or Hamlets distant from each other about 200 Paces; the one, which is called Le Fort, in which is the Parish Church, and Part of the Houses of the Inhabitants, stands upon a Rock; there appear the Remains of an antient Fortification, with which some Houses were surrounded in the time of the Wars.