Entre 1894 et 1909, les astronomes Moritz Loewy et Pierre-Henri Puiseux, assistés de Charles Le Morvan consacrent environ 500 soirées d’observation à la prise de plus de 6000 clichés de la Lune qui feront autorité jusque dans les années 1960 et la conquête spatiale. Aujourd'hui, la collection compte 2943 plaques. Une partie des clichés ont en effet été détruits immédiatement, jugés trop médiocre par leurs auteurs. Les épreuves avaient pour ambition de permettre une étude plus approfondie de la Lune, indépendante de toute erreur de perception ou de jugement, et d’en constituer une carte générale de qualité supérieure en regard des reproductions dessinées et de l’observation directe. Ce n’est qu’avec la construction, en 1891, du grand équatorial coudé imaginé par Loewy et l’avancée des procédés photographiques que le projet débute, sous les auspices de Felix Tisserand alors directeur de l’Observatoire de Paris.

Le principe du premier équatorial coudé est établi par Loewy dès 1882 à l’Observatoire de Paris. Grâce à un système de lunette brisée employé par les astronomes allemands pour les petits instruments méridiens, et par un jeu de mécanisme et de calcul, l’observateur peut rester immobile devant un oculaire qui ne change jamais de position et suivre le mouvement des astres. 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. Au sommet de l’angle droit se trouve un miroir plan en verre argenté, incliné à 45°, par rapport à l’axe optique, qui renvoie vers l’oculaire l’image venant de l’objectif et déjà réfléchie par un autre miroir plan semblable. L’objectif et ce second miroir incliné à 45° sont placés à l’extrémité de la partie extérieure au tube et font partie d’un cube mobile autour de l’axe de l’instrument perpendiculaire à l’axe du monde.

Le grand équatorial coudé de l'Observatoire de Paris est à l'époque le plus grand équatorial jamais construit. Un bâtiment est spécialement conçu pour recevoir les 16 tonnes de l’appareillage. Facile à régler, il présente l’avantage de ne pas nécessiter de coupole : donc plus économique et générant moins de turbulence. L’instrument se compose, dans sa partie optique, d’un objectif astronomique de 18 m de longueur focale de 0,60m de diamètre, et d’un autre objectif photographique de même nature, tous deux interchangeables et construits par les frères Henry. La partie mécanique est l’œuvre de la maison Gautier. La formule eut du succès, et plusieurs observatoires s’équipèrent d’équatoriaux coudés : Lyon en 1887, Alger et Besançon en 1890, Nice en 1892. L’autre particularité du grand équatorial coudé de l’Observatoire de Paris est l’adjonction d’une chambre photographique qui permet de réaliser des enregistrements directs de parties du ciel, la principale difficulté étant de capter l’image fixe d’un objet mobile. La Lune a un mouvement variable en direction et en vitesse, il ne suffisait donc plus de faire tourner l’appareil autour d’une parallèle à l’axe du monde. La solution finale fut de laisser l’objectif mobile en ne déplaçant que le châssis photographique sous l’action d’un mécanisme d’horlogerie et de calculer à l’avance, d’heure en heure, l’orientation et le réglage.

Le projet photographique des clichés de la Lune se divisait en trois parties :

- 1. obtention de clichés directs assez fins et assez nets pour révéler à peu de chose près, sous la loupe ou le microscope, tous les objets que le pouvoir séparateur de l’objectif employé permet de distinguer ;

- 2. exécution d’agrandissements sur verre, embrassant sur une même plaque une portion notable du disque lunaire, et construits, d’autre part, à une échelle assez grande pour être clairement lisibles sans le secours de verres grossissants ;

- 3. tirage d’épreuves sur papier, à peu près identiques par leur aspect aux épreuves sur verre, mais plus aisément lisibles sous tous les éclairages, et offrant sur les premiers, l’avantage d’une conservation assurée et d’une reproduction facile à un grand nombre d’exemplaires.

Loewy et Puiseux multiplièrent les expériences afin de trouver les méthodes les plus efficaces pour capter des images nettes de la Lune : du choix des supports aux bains de développement. La découverte du gélatino-bromure d’argent d’une grande sensibilité réduisit les temps de pose à quelques secondes mais l’éclairement inégal des régions de la Lune obligeait à multiplier les clichés pour une même période.« Il en résulte que les parties faiblement éclairées demeurent sans détail, pendant que les points surexposés tendent à devenir entièrement noirs sur le négatif et entièrement blanc dans l’épreuve sur papier. On n’y retrouvera donc point tous les détails que peut saisir le pouvoir optique de la lunette, à moins de faire, dans chaque phase, plusieurs épreuves avec des durées de pose différentes. L’expérience montre en effet que les épreuves ainsi obtenues se complètent mutuellement. Les conditions climatiques et atmosphériques étaient aussi des facteurs de dégradation de la netteté de l’image. De nombreux essais furent nécessaires. Sur la dizaine de nuits d’observation possible par mois, seul 1/3 des clichés, sur la totalité produite, réunissait des conditions satisfaisantes. De plus, la multiplicité des clichés offraient aux astronomes un outil d’étude et de comparaison pour les observations d’une même période. A partir des meilleurs clichés, des agrandissements sur verre ont été réalisés dans un laboratoire photographique installé à Meudon, la plupart par Le Morvan. Là aussi, les travaux d’agrandissement ont fait l’objet de nombreuses expériences afin de trouver la méthode la mieux adaptée pour supporter le grossissement. Des agrandissements sur papier ont également été réalisés, notamment par Ladislav Weinek, directeur de l’Observatoire de Prague.

Les meilleurs clichés ont fait l’objet de publications successives dans l’Atlas photographique de la Lune édité entre 1896 et 1910 par l’Observatoire de Paris et imprimé par l’Imprimerie Nationale. Conçu conjointement par Loewy et Puiseux, l’Atlas est l’aboutissement des recherches photographiques et scientifiques. Il comprend douze fascicules, des planches héliogravées de 11 clichés et 71 agrandissements et des textes : description des objets les plus remarquables, examen de leur nature et de leur origine etc. Les reproductions photographiques par héliogravure ont été confiées successivement aux maisons Heuse, Gaultier, Schutzenberger, dont la plupart des réalisations ont été faites par M. Fillon.

Il existe plusieurs éditions des fascicules. La Société belge d’astronomie reproduisit par photogravure, en 1899, les agrandissements photographiques dans un format réduit au 2/5e destinés à la diffusion. Loewy et Puiseux font, par ailleurs, des publications régulières sur l’objet de leurs recherches dans les Comptes rendus de l’Académie des sciences et dans les Annales de l’Observatoire de Paris.

D’autres scientifiques se serviront des découvertes relatées dans l’Atlas photographique de la Lune ou travailleront directement à partir des clichés originaux comme ce fut le cas pour les astronomes Charles Le Morvan – dans sa Carte photographique et systématique de la Lune, 1924-1926 – et plus tard Théophile Weimer - dans ses Atlas des profils lunaires (1952) et Thèses. Recherches sélénographiques : allongement du sélénoïde ; Libration physique ; Profils lunaires (1954) .

Atlas et clichés de la Lune sont dévoilés au public pour la première fois en 1900. Des agrandissements sur papier ornent la salle d’exposition du Ministère de l’Instruction publique lors de l’Exposition universelle qui se tient à Paris.

Pour de brèves biographies de Maurice Loewy et Pierre Puiseux, voir le dossier thématique en ligne  réalisé par Stéphanie Pichoutou.

Bibliothèque de l'Observatoire de Paris-Meudon - site de Paris (France)http ://www.obspm.fr/-bibliotheque-.html