Valeur du moment magnétique de la terre. — Les

mesures d’intensité absolue effectuées par Gauss lui ont permis de calculer le moment magnétique de la terre. Il a trouvé qu’il est le même que celui qu’on obtiendrait en prenant 8,5oo trillions de barreaux d’acier aimantés pesant chacun 5oo kilogrammes et ayant 5o centimètres de longueur. Il a calculé que si le magnétisme libre était distribué uniformément dans le sein de la terre, chaque mètre cube devrait en contenir une quantité équivalente à huit de ces barreaux. Gomme nous savons que la croûte terrestre est bien loin d’avoir une aussi grande puissance magnétique, on doit en conclure que le magnétisme terrestre se trouve concentré vers le centre de la terre. Gauss a encore trouvé que la direction de l’axe du moment magnétique fait avec la droite qui joint les deux pôles un angle de 9* 5'.

356. Distribution fletlve du magnétisme libre à la surface de la terre équivalente au magnétisme intérieur. —

Enlin Gauss a cherché quelle serait la distribution des fluides à la surface de la terre dont l'effet pourrait équivaloir à l’action magnétique du globe. On sait que Poisson a démontré, en effet, que l’action d’un corps magnétique peut être remplacée par celle d’une surface chargée de fluide magnétique. Gauss a trouvé que l’hémisphère sud devrait être chargé d’une couche de fluide austral, et l'hémisphère nord d’une couche de fluide boréal. La ligne de séparation des deux fluides ne diffère pas beaucoup d’un grand cercle qui couperait l’équateur sur les côtes de Guinée, à iô degrés de longitude ouest de Greenwich. La densité de ces couches devrait être variable d’un point à l’autre, et serait maximum en deux points de l’hémisphère nord : l’un situé sur les côtes de la Sibérie, à 71 degrés de latitude boréale et 116 degrés de longitude orientale; l’autre situé au sud de la baie d’Hudson, à 55 degrés de latitude australe et a63 degrés de longitude orientale; elle serait maximum en un seul point de l’hémisphère sud peu différent du pôle unique, à 70 degrés de latitude et t5/i degrés de longitude.

357. Vérifle»ilon« ultérieure*. — Peu de temps après Gauss. MM. Weber et Goldschmidt ont pu recommencer ces calculs en employant io3 observations, ce qui leur a permis de tracer les

parallèles magnétiques et les lignes isodynamiques. On admettait que l’équateur magnétique, c'est-à-dire la ligne sans inclinaison, est aussi la ligne d’intensité minimum; mais les calculs de MM. VVeber et Goldschmidt ont montré qu’il n’y a pas de ligne d’intensité minimum. Les lignes isodynamiques ne diffèrent pas beaucoup des parallèles magnétiques à une certaine distance de l’équateur; cependant, près de l'équateur, elles se partagent en deux

Kif. t3;.

GOô

groupes de lignes fermées (lig. •jii'j) s’enveloppant les unes les autres de telle sorte qu’il n’y a que deux points d’intensité minimum. L’un de ces points est situé prés de l’île Sainte-Hélène, pur îh'q' de latitude australe et 35o°i a' de longitude orientale : l’intensité y est représentée par 9.8981; l’autre est situé entre la Nouvelle-Guinée et les îles de la Sonde, par 5° 7' de latitude boréale et 1 78" a 8’ de longitude orientale de Greenwich : l’intensité y est représentée par 3, 2 48 1 .

L’intensité magnétique du globe est maximum en trois points. L’un de ces points diffère peu du pôle magnétique sud; il est situé par 70°q' de latitude australe et 1 6o°a6' de longitude orientale de Greenwich : l’intensité y est représentée par 7,8989. Les deux autres sont situés dans l’hémisphère nord et diffèrent peu des deux points où la distribution fictive indiquerait une inclinaison verticale : l’un est situé par 54°3a' de latitude boréale et afii'ay' de longitude orientale de Greenwich : l’intensité y a pour valeur 6,1 Gi 4; l’autre est situé par de latitude et 1 îq'ây' de longitude orientale:

l’intensité y est représentée par 5,9 1 1 3. Il résulte de l’inspection des cartes qui ont été construites que la distribution du magnétisme terrestre est beaucoup plus régulière dans l’hémisphère sud que dans l’hémisphère nord. Gauss a cherché si une partie du fluide magnétique ne peut pas être extérieure à la terre, et il a reconnu que, s’il y en a en dehors de la terre, la quantité en est très-faible; s’il en était autrement, la composante verticale de l’intensité magnétique suivrait des lois très-différentes.

358. Variation» de» élément» du magnétisme terrestre. — Variations régulières, diurnes et annuelles. — Les nombreuses séries d’observations magnétiques régulières qui ont été exécutées, soit pîir les soins de l’Association magnétique dirigée par Gauss et Weber, soit dans les observatoires établis par le gouvernement britannique dans ses diverses colonies, ont permis au P. Secchi111 de tenter la détermination des lois qui régissent les variations diurnes et annuelles des divers éléments magnétiques. Les variations diurnes de la déclinaison étaient jusqu’ici seules connues

(*> Il nuovo Ciment» , t. I , p. 60. Le mémoire du P. Secchi a été analysé par Yerdeldans les Annal?» de chimie et de physique, (3), L XLIV, p. 966 (i8.’>5).

THÉORIE DU MAGNÉTISME TERRESTRE. t>0:>

avec quelque cerlitude. Dans les nouveaux observatoires on observe, en outre, les variations d’intensité de la composante horizontale et de la composante verticale du magnétisme terrestre: il est facile d’en conclure les variations de l’inclinaison.

En discutant les nombreuses observations magnétiques, et principalement les travaux des observatoires anglais publiés par M. le colonel Sabine, le P. Secchi a reconnu les lois suivantes :

i° Les variations de l’aiguille aimantée suivent le temps local. On avait remarqué depuis longtemps que les variations de l’aiguille aimantée suivent la marche du soleil et n’ont, par conséquent, de rapport qu’avec le temps solaire vrai du lieu de l’observation. On a reconnu depuis qu'il en est de même dans toute l’étendue du globe terrestre, au moins pour les variations qu’on pourrait appeler les variations ordinaires de l’aiguille. Il y a seulement quelque différence dans les divers observatoires entre les heures vraies des maxima et des minium. Les perturbations extraordinaires, les orages magnétiques d’Arago ont semblé devoir être simultanés et sans aucun rapport avec le temps local, tant qu’on n’a connu que les observations de cinq ou six villes européennes fort peu éloignées les unes des autres. En discutant l’ensemble des nouvelles observations, le P. Secchi croit avoir reconnu que ces perturbations extraordinaires sont aussi en rapport avec le temps local, et, par exemple, qu’elles sont surtout fréquentes vers q heures du soir et vers 7 heures du matin.

•j“ Le pôle magnétique de l’aiguille qui est le moins éloigné du soleil fait une double excursion diurne, de la manière suivante : son plus grand écart occidental a lieu quatre à cinq heures avant le passage du soleil au méridien astronomique ; il marche ensuite vers l’orient avec une vitesse croissante qui atteint son maximum à l’instant où le soleil traverse le méridien magnétique; une ou deux heures après a lieu la plus grande excursion orientale. Le pôle revient ensuite vers l'occident jusqu'au coucher du soleil. Pendant la nuit, le soleil passant au méridien inférieur, la même oscillation se répète, mais dans une moindre amplitude. Les heures limites varient avec les saisons, avancent généralement en été et retardent en hiver. Les amplitudes des excursions sont d peu près dans le rapport des arcs parcourus par le soleil le jour et la nuit.

Pour éclaircir l’énoncé de celte loi, sur la ligne OE(fig. a38),

fiOfi LEÇONS SLR LE MAGNÉTISME TERRESTRE.

dirigée de l'est à l’ouest, indiquons les heures de la journée, zéro étant l’heure du midi vrai, et. au-dessus et au-dessous de cette ligne, représentons les positions de l’aiguille aimantée à diverses heures en un lieu de l’hémisphère austral cl en un lieu de l’hémisphère boréal. Dans les lieux voisins de l’équateur, où le soleil passe deux fois

Fig. >38.

par an au zénith, les variations de l'aiguille changent de sens suivant que le soleil se trouve dans l’hémisphère boréal ou dans l’hémisphère austral. Il est digne de remarque que ce changement de sens n’ait pas lieu à l’instant où le soleil passe au zénith du lieu d’observation, mais à l’instant où il traverse l'équateur.

Parmi les conséquences que l'on peut tirer de cette loi. nous si-

Fig. t3g.

gnalerons la suivante : Si l'on construit à la manière ordinaire la courbe des variations diurnes movennos de la déclinaison en un

lieu donné, en prenant pour abscisses les heures et pour ordonnées les écarts de l’aiguille par rapport au méridien magnétique, la forme de ces courbes démontre avec évidence que les variations dont il s’agit suivent une période semi-diurne, à l’inverse de la plupart des variations météorologiques, dont la période est diurne. On reconnaît toujours, en effet, dans ces courbes, deux maxima et deux minima: seulement, comme l’amplitude des oscillations dans les deux pé-

Fig. s&o.

riodes n’est pas la même, on a généralement rapporté les phénomènes à une période de vingt-quatre heures, et l’on a cru qu’il n’y avait chaque jour qu’un seul maximum et un seul minimum.

Nous reproduisons ici deux de ces courbes, celle de Hobart-Town (fig. ‘j3g), et celle de Toronto (fig. ti&o), qui montrent en même temps l’opposition des variations diurnes dans les deux hémisphères.

3° La vurialiuu ihunie de la déclinaison de l'aiguille uinuiiilée est la somme de deux variations distinctes, dont l’une dépend seulement de l’angle horaire, et l’autre de la déclinaison du soleil. Ces deux oscillations produisent, en se superposant . tous les phénomènes des variations diurnes et des variations annuelles.

L'observation journalière ne peut donner que la combinaison des effets de l’angle horaire et de la déclinaison du soleil. Tour séparer les effets de ces deux causes, il suffit de construire les courbes qui

V cadet, |V. — Cïiifércnres île physique. .Uj

<i08 LEÇONS SUR LE MAGNETISME TERRESTRE.

se rapportent à dos déclinaisons opposées du soleil. Dans les régions équatoriales ces courbes présentent leurs indexions en sens opposés,

de manière que l’induence de la déclinaison du soleil est tout à fait manifeste. On en peut juger par la ligure ait, où la ligne pleine représente la courbe de la variation diurne moyenne de la déclinaison pendant l’été, à Sainte-Hélène, et la ligne ponctuée représente la courbe de l’hiver. Dans les régions tempérées, l’effet est moins facile à discerner.

4° Les variations de l’intensité magnétique horizontale sont soumises à la loi suivante : L'intensité magnétique horizontale est sujette à une variation qu’on peut regarder comme la somme de deux variations élémentaires dont l’une est à période diurne, l’autre à période semi-diurne. L’amplitude de la variation à période semidiurne dépend de la latitude géographique et est nulle à l’équateur. Les phases successives de la variation totale dépendent d’ailleurs de la distance angulaire du soleil au méridien magnétique.

La composante verticale de l’intensité magnétique est également soumise, dans ses variations, à une loi très-simple que l’on peut énoncer comme il suit : Les variations de la composante verticale ont les mêmes périodes que les variations de la composante horizontale: mais les maxima de l’une correspondent aux minima de l’autre, et réciproquement. Ces dernières variations présentent quelques irrégularités qui ne se rencontrent pas dans les variations de la composante horizontale; cette circonstance paraît résulter de l’imperfection du procédé par lequel on mesure la composante verticale.

En combinant les deux lois précédentes, on trouve l’énoncé suivant : Les variations diurnes de l’inclinaison suivent une loi analogue à celle des variations diurnes de la déclinaison; mais elles sont en avance de trois heures sur ces dernières.

5° Les lois des variations de l’intensité totale sont moins faciles à reconnaître, faute d’observations suffisantes, surtout au voisinage de l’équateur. On peut cependant distinguer dans ces variations deux maxima et deux minima diurnes. En hiver, l’intensité totale est plus

grande «juVn été. D’ailleurs les circonstances locales paraissent exercer une très-grande influence.

En résumé, on peut dire que toutes les variations diurnes magnétiques dépendent du soleil. Dans les latitudes moyennes elles ont toutes une période de douze heures; mais, comme l’interposition du globe terrestre entre le soleil et l’aiguille aimantée diminue l'amplitude tle l’oscillation nocturne, la marche des phénomènes semble indiquer l’existence simultanée de deux périodes, l’une de vingtquatre, l’autre de douze heures. La latitude géographique influe naturellement sur les phénomènes, et à l’équateur quelques variations ne montrent plus qu’une période simple de douze heures, la période de vingt-quatre heures ayant disparu.

359. Hypolhétes aur la cause de* variations diurnes du magnétisme terrestre. — Le P. Secchi croit trouver l’origine de ces variations dans l’hypothèse qui fait du soleil un aimant d’une grande puissance, agissant par influence sur le globe terrestre. Il est visible que, dans cette hypothèse, les phénomènes doivent dépendre principalement de la distance du soleil au méridien du lieu de l'observation, et, comme le soleil traverse deux fois par jour ce méridien, il est évident que la période principale des variations magnétiques ne doit pas être de vingt-quatre, mais de douze heures. D’ailleurs l’influence du soleil doit être plus grande lors de son passage au méridien supérieur que lors de son passage au méridien inférieur; la période secondaire de vingt-quatre heures trouverait ainsi son explication.

Faraday attribuait les variations diurnes aux changements de température de l’atmosphère. Ayant démontré que l’oxygène de l’air est magnétique, il fut naturellement conduit à admettre que l’atmosphère terrestre agit sur l’aiguille aimantée; mais celle action doit nécessairement varier avec la température, car l’oxygène, comme tous les corps magnétiques, perd une partie de son intensité magnétique à mesure que sa température s’élève. Le matin, l’atmosphère est plus chaude et moins magnétique à l’est; par conséquent l’aiguille doit se porter vers l’ouest, et la déviation est maximum lorsque la différence de température des régions est et ouest de l’atmosphère

est lu plus grande possible, c'est-à-dire vers neuf heures du malin. Le soir, c’est l'inverse qui a lieu; aussi l’aiguille se porte vers l’est. Il parait dillicile d’expliquer dans cette hypothèse l’existence d'une période de douze heures.

Du reste, ces deux hypothèses sont possibles, et il peut très-bien se faire que les deux causes qu’elles assignent agissent simultanément.

360. Perturbation* magnétiques accidentelle*. — Outre les variations régulières dont nous venons de parler, on observe, à des époques dont le retour n’a rien de régulier, des agitations ou perturbations extraordinaires de l'aiguille aimantée que l’on a appelées perturbations accidentelles ou orages magnétiques. Arago avait reconnu que ces phénomènes concordaient avec l’apparition d’aurores boréales et s’observaient simultanément en divers points éloignés du continent européen. Les travaux importants de l’Association magnétique allemande démontrèrent que ces orages magnétiques revenaient accidentellement et sans régularité; qu’ils avaient lieu en même temps dans toute l’étendue du territoire des observations; que la correspondance se soutenait de la manière la plus complète et la plus surprenante, non-seulement dans les grandes oscillations, mais dans presque toutes les plus petites, en sorte qu'il ne restait rien, quant à l’existence et à la direction de la perturbation, qu’on pût légitimement attribuer à des causes locales. Il n’en était pas de même pour la grandeur des perturbations, que l’on trouva généralement plus faibles aux stations méridionales qu’aux stations septentrionales, de sorte qu’en Europe l’énergie de la force perturbatrice devait être regardée comme d'autant moindre qu’on avançait davantage vers le sud. Mais la discussion des observations conduisait en meme temps à admettre l’existence d’autres actions probablement indépendantes les unes des autres. Les observations faites dans les colonies anglaises cl discutées par M. le colonel Sabine ont donné plus de précision aux connaissances antérieures t'1. Ainsi le caractère simultané des per-

tO Pruccetlingx of Ut? Hoy al Society of London de 1860 à t Mio , el X, 626 (1860); Philo 1. Mo g. , ( ) , XXIV, ()“ (1862), et Ann. de ehim. el de fthyt. , (3), LX1V, 4«i (.80*).

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turbations a été encore manifeste lorsqu’on a comparé les observations faites simultanément à Prague et à Breslau, en Europe; à Toronto et à Philadelphie, dans l’Amérique du Nord. L’occurrence de ces orages magnétiques a toujours semblé fortuite, mais ils se sont caractérisés par des affections communes nu globe entier et simultanément manifestés dans les stations les plus distantes.

Un autre résultat annoncé par M. le colonel Sabine, c’est que les perturbations, quelque irrégulières qu’elles paraissent quand on les considère individuellement, seraient néanmoins, dans leurs effets moyens, des phénomènes strictement périodiques, qui suivent pour chaque élément, avec chaque lieu, si on prend la moyenne d’un grand nombre de jours, une loi dépendante de l’heure solaire vraie, et qui constituent ainsi une variation moyenne diurne totalement distincte de la variation diurne régulière. Cette relation des perturbations avec une loi dépendante de l’heure solaire conduisit à les attribuer à l’action du soleil. M. le colonel Sabine a été plus loin : il a trouvé une variation périodique de la grandeur et de la fréquence des orages magnétiques correspondant exactement pour la durée de la période, et coïncidant pour les époques des maxima et des minima avec la période décennale de la fréquence et du nombre des taches du soleil que M. Schwabe a déduite de ses observations systématiques commencées en 1826 et continuées pendant les années suivantes. Cette correspondance entre les orages magnétiques et les changements physiques de l’atmosphère du soleil éliminerait toute hypothèse qui assignerait à la cause des perturbations magnétiques une origine locale, soit à la surface, soit dans l’atmosphère de notre globe, soit dans le magnétisme terrestre lui-méine, et obligerait à les rapporter à l’influence solaire sans faire connaître cependant le mode suivant lequel s’exerce cette influence.

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