ALEX. DE HUMBOLDT A. M. C. PICTET DE GENÈVE

Juin 1797.

Moïisieur,

Au commencement du xviii* siècle l'attention des physiciens se portait exclusivement sur les phénomènes du magnétisme (19). Les progrès qu'on a faits dès lors dans la théorie de l'électricité, et la prépondérance qu'a acquise depuis, la chimie, sur les autres branches des études naturelles, ont diminué l'intérêt qu'on aurait dû mettre aux recherches sur le fluide magnétique. Vos célèbres compatriotes, MM. de Saussure et Prévost ont remis, il est vrai, les physiciens sur la voie, par des découvertes telles qu'on pouvait les attendre de leur sagacité ; le premier, en inventant un instrument capable de mesurer l'intensité comparative des forces magnétiques dans diverses régions du globe; le second j en réduisant les lois de la polarité magnétique à celles de l'attraction simple. Mais ces découvertes n'ont point suffi pour ramener les physiciens dans la carrière que ces auteurs avaient parcourue avec succès, et on a perdu de vue l'ouvrage précieux sur ïorigine des forces magnétiques, ainsi que les calculs de l'ingénieux Coulomb (20), et les expériences qu'il a faites avec la balance de torsion. J'ai traversé, la boussole à la main, une grande partie des montagnes de l'Europe, et je me suis convaincu que les déviations, causées par des

masses ferrugineuses, en couches ou en veines, sont infiniment moins fréquentes que les naturalistes ne le présument. Les observations faitfes par MM. de Saussure et Trembley, au sommet de Gramont (21), me paraissent d'autant plus curieuses, qu'elles sont seules dans leur espèce, et étendent beaucoup nos idées sur les dimensions des sphères magnétiques : c'est parmi les Alpes de Suède et de Norvège, ces régions septentrionales, que la nature a enrichies de dépôts énormes de fer, moins oxydé qu'il ne l'est dans nos latitudes, que nous pouvons nous attendre à rencontrer des phénomènes analogues.

Je m'empresse de vous communiquer une découverte que j'ai faite au mois de novembre dernier, et qui me paraît pouvoir contribuer aux progrès de la géologie. Vous connaissez les lois et la régularité que j'ai observées dans la direction et l'inclinaison des couches primitives, des bords de la Méditerranée à ceux de la Baltique; et vous avez; ainsi que M. Dolomieu, notre ami, apporté de l'intérêt aux pénibles recherches que j'ai faites sur ce sujet, et qui pourraient, en d'autres mains, jeter beaucoup de jour sur la construction du globe. C'est dans la traversée de la chaîne de montagnes du haut Palatinat et du margraviat de Bareuth, que je rencontrai au fond du Fichtel-Gebirge, entre Munichberg et Goldcronach, un coteau isolé qui s'élèye d'environ cinquante toises au-dessus de la plaine. Sa hauteur sur le niveau de la mer peut être estimée à deux cent-cinquante ou trois cents toises : il court

— dQ —

de l'ouest à Test, et forme une pyramide très-obtuse. Les rochers qui couronnent son sommet sont d'une serpentine très-pure (22), qui -par sa couleur et sa fracture feuilletée approche dans plusieurs fragments du chlorith'Schiefer de Werner [chlorite schisteuse). Cette serpentine se divise en couches assez distinctes, inclinées au nord-ouest, sous un angle de soixante à soixantecinq degrés. Elle l'epose sur un granit veiné, mêlé de hornblende; mélange que nous désignons par le nom de syénite. J'approchai ma boussole du rocher pour reconnaître plus exactement sa direction relativement au méridien ; l'aiguille parut aussitôt dans une vive agitation. Je fis deux pas en me rapprochant du rocher, et je vis que le pôle nord passa du côté du sud. J'appelai deux amis, MM. Godeking etKillinger, compagnons de mes courses géologiques, et ils éprouvèrent comme moi ce sentiment vif de plaisir que procure la vue d'un phénomène nouveau, lorsqu'on a le goût de l'observation. J'abrégerai le détail de toutes celles que nous fîmes ; je me bornerai pour le présent aux seuls résultats, auxquels je pourrai par la suite faire quelques additions, si mes occupations ne m'éloignent pas de cette partie de l'Allemagne.

L'action de cette montagne de serpentine se montre d'une manière très-remarquable : les rocs à nu de la pente septentrionale, et ceux de la pente au midi ont leurs pôles directement contraires. On ne trouve dans les premiers que des pôles sud et dans les derniers que des pôles nord. La masse entière de cette serpentine

feuilletée n*est donc pas douée d*un axe magnétique seul, mais d'une infinité d'axes différents, parfaitement parallèles entre eux. Ce parallélisme coïncide aussi avec l'axe magnétique du globe, quoique ses pôles soient renversés; en sorte que le pôle nord de la colline répond au pôle sud de la terre. Les pentes orientale et occidentale présentent ce qu'on appellerait, dans la théorie du magnétisme, des points d'indifférence; l'aimant n'y est point affecté, quoique le roc y offre la même apparence qu'ailleurs. J'ai observé non-seulement que les axes magnétiques ne sont pas disposés dans le même plan horizontal, mais que deux points dont l'action est très-forte, sont joints par des rocs qui n'exercent pas la moindre attraction . L'analyse de ces composés donne les mêmes résultats, et il ne serait pas moins difficile de découvrir quelque différence d'aggrégation entre eux, qu'il ne l'est de distinguer, à l'œil, du fer qui a reçu la touche magnétique, de celui qui n'est pas aimanté.

Il se présente ici une question qui ne peut être réso-lue que dans un demi-siècle. Les tables fondées sûr les observations de Picard, La Hire, Maraldi, Gassini et Le Monnier^ montrent que l'aiguille a décliné à l'ouest depuis 1660, et que cette déclinaison continue à augmenter, quoique les oscillations causées par les températures des saisons et les chaleurs du midi, occasionnent souvent une marche rétrograde. Il faudrait détei:ininer astronomiquement, par la culmination des étoiles, la direction précise de l'axe magnétique de nôtre mon-

tagne et voir si elle serait stationnaire jusqu'en 1 850, ou si elle accompagnerait les variations de Taiguille à l'ouest? Notre ignorance profonde sur les causes de ces variations» ainsi que sur la plupart des phénomènes géologiques ne nous permet pas de résoudre un problème aussi compliqué.

On peut faire d'autres observations également intéressantes sur ridentitê dès forces magnétiques. J'ai, découvert une masse de rochers qui agissent sur l'aiguille à la distance de vingt-deux pieds ; un appareil semblable aii magnétomètre de M. de Saussure, indiquerait si l'intensité absolue dé cette attraction est sujette à varier avec les saisons, avec les heures du. jour; si elle est influencée par l'aurore boréale, par une atmosphère chargée d'électricité ? Les mêmes rocs agiraient peut-être sur l'aiguille, tantôt à seize, tantôt à vingt-huit pieds de distance.

On a observé que les métaux ferrugineux exposés à l'air se pénètrent graduellement de fluide magnétique : une légère oxydation du fer semble favoriser cet effet. J'ai observé môî-iïiême que dans un banc de fer magnétique les parties seules qui étaient en contact avec Tair, affectaieût l'aiguille. On considère ce phénomène comme provenant de l'électricité atmosphérique. Je sais bien que l'éclair rend magnétique une barre de fer; qu'une batterie électique produit souvent le même effet; niais je ne vois pas pourquoi l'électricité atmosphérique agirait simplement sur la surface, extérieure d'une couche de fer magnétique, qui est un bon con-

docteur d'électricité. L'oxygène de l'atmosphère n'aurait-il aucune influence dans cette opération? — Mais sans m'égarer dans les probabilités, je préfère m'attacher aux faits. J'ai observé des rochers qui, couverts de gazon, n'avaient pas été en contact avec l'air, et j'ai trouvé que leur magnétisme était le même.

On voit dans les montagnes du Hartz un roc de granit, nommé le Schenarcher; il s'élève en forme de tour ou de pyramide tronquée. Ce granit affecte aussi l'aiguille, mais il agit seulement en masse et dans une seule couche verticale. Ses morceaux détachés n'ont aucune action magnétique. C'est à M. de Trebra, célèbre par ses recherches sur l'intérieur des montagnes, que nous devons cette découverte importante.

Quelques naturalistes prétendent que le Schenarcher contient dans son intérieur une masse de fer magnétique; d'autres présument qu'un coup de tonnerre a produit le phénomène en question et aimanté une couche particulière du rocher.

La nature du roc dont j'ai l'honneur de vous entretenir, n'admet pas d'explication semblable. Non-seulement la serpentine agit en masse, dans sa situation naturelle, mais tous ses fragments, jusqu'aux dernières subdivisions, ont aussi leurs pôles distincts. Des morceaux de cinq pouces de diamètre agissent sur l'aiguille à la distance d'un demi-pied. L'examen des axes magnétiques pourrait faire l'objet d'une recherche curieuse. Ils sont, pour l'ordinaire, parallèles à la direction des feuillets de la pierre; mais j'en ai trouvé qui

la coupaient à angles droits. De très-petits fragments, de la grosseur de tt» de ligne cube, montrent une polarité très-forte en proportion de leurs masses. Vous les voyez se retourner brusquement lorsqu'on leur présente, l'un après l'autre, les pôles de l'aimant le plus faible. C'est un phénomène très-frappant, que de Yoir une pierre qui possède une aussi forle polarité, ne montrer aucune attraction pour le fer non aimanté. Je n'ai jamais vu les plus petites particules de limailles s'attacher à la serpentine, mais celle-ci, réduite en poudre, est très-promptement attirée par Taimant.

Vous me demanderez, avec impatience, s'il est bien prouvé que ma serpentine ne contienne pas de fer magnétique; si ce mélange ne serait pas assez intime pour entrer dans la composition de chaque particule de^la pierre? Je puis vous assurer que j'ai fait, à cet égard, les recherches les plus exactes ; M. Godeking, dont les connaissances et les talents ne permettent pas de supposer qu'il se trompe aisément, m'a aidé dans ce travail, et nous nous sommes convaincus que, si la force magnétique ne peut appartenir aux substances terreuses qui forment la base de la serpentine, on ne peut l'attribuer qu'au fer, dans l'état d'oxyde, qui la colore. Voici nos raisons : on n'observe dans cette pierre aucun mélange de substances métalliques; on y voit seulement çà et là quelques fi^agments de taie ou d'amiante ; mais ni pyrites, ni schorl, ni fer octaèdre magnétique. Réduite en poudre fine, elle ressemble à de la craie. On n'y voit à la loupe que des particules terreuses d'un

vert clair, tirant sur le blanc. La pesanteur spécifique • de la pierre est très-peu considérable ; elle est entre 1,901 et 2,040 (l'eau étant 1,000). Il n'y a donc guère que la pierre ponce, le liège ou cuir de moi^tagne, et quelques variétés d'opale qui lui soient inférieures en densité. Les expériences chimiques par lesquelles nous en avons commencé l'analyse, prouvent qu'elle contient, comme le jade, ou comme la pierre ollaire, du fer oxydé, mais non attirable. Les solutions dans l'acide nitro-muriatique (eau régale) sont jaunes et non pas vertes comme le sont celles faites avec le fer micacé et avec les mines qui contiennent le fer pur ou dans l'état métallique.

Il y a donc ici un phénomène remarquable, savoir : la polarité du fer sur-oxygéné. Les savantes recherches de mes célèbres compatriotes Klaproth et Wenzel nous apprennent que le nickel pur, et le cobalt, sont attirables à l'aimant; nous savons que le fer légèrement oxydé (l'oxyde noir) l'est aussi ; mais quelle différence n'y a-t-il pas entre cet état d'oxydation et celui du fer qui colore la serpentine, diverses pierres calcaires, et peut-être même certains végétaux! Quelle différence entre une substance qui agit de la même manière sur les deux extrémités de l'aiguille, et une pierre dont les plus petites portions jouissent d'une polarité sponta* née ! — Observons, recueillons des faits indubitables; c'est seulement ainsi que les théories physiques s'établiront sur des bases solides.

OBSERVATIONS SUR L'ÉCHANTILLON ENVOYÉ A SIR JOSEPH BANKS AVEC LE MÉMOIRE PRÉCÉDENT.

Description. — Sa couleur est un noir opaque tirant sur le bleu ; on aperçoit dans tout lé tissu de la pierre de fines particules irrégulièrës, d'uti blanc jaunâtre et soyeux. On ne voit nulle part, ni symétrie, ni aucune cristallisation, à l'exception de quelques lames qui se montrent d'un côté, et dans la direction des pôles magnétiques. La ténacité de cette pierre est très-considérable, car on n'a pu la casser que par un coup trèsviolent sur un caillou arrondi. Sa dureté est entre les degrés six et sept de Kirwan; c'est-à-dire qu'elle cède au couteau et à la lime, mais en attaquant ces méines instruments. Sa poudje est blanche ou d'un blanc verdâtre, sa fracture grossière et terreuse, ses fragments plutôt anguleux. Elle est inodore, et ne s'attache point à la langue ; mais quand on frappe deux morceaux l'un contre l'autre, l'odeur qui s'exhale ressemble à celle que produit le cristal de roche dans les mêmes circonstances. Elle étincelle sous le marteau, mais rarement sous le briquet. Poids spécifliqne, 2,91. Elle ne s'imbibe point d'eau. Au contact de l'acide nitreux on voit une très-légère effervescence sur toute la surface, mais on l'aperçoit à peine sans la loupe. Poussée fortement au chalumeau, elle prend une couleur brun clair irrégulier ; elle devient beaucoup moins tenace, mais n'éprouve pas d'autre changement. L'acide bora-

cique et le sel microcosmique la dissolvent avec peu d'effervescence et très-lentement. Le premier de ces réactifs produit un verre vert clair, le second un verre blaùc transparent.

Le poids total du morceau était de 8,238 grains; et celui du fragment enlevé pour les essais (sans faire usage d'aucun instrument de fer) était de 614 grains. Il pesait 403 grains dans l'eau et perdait en conséquence, 211 grains de son poids; or vH = 2,91. Ce qui diffère du résultat indiqué par M. de Humboldt.

Le fragment fut enlevé à angles droits, de la direction magnétique; les surfaces qui avaient été ainsi séparées avaient des pôles opposés, ainsi que cela arrive lorsqu'on rompt de la même manière un aimant naturel. On brisa alors le plus petit morceau en un nombre de fragments qu'on pulvérisa en partie. Tous ces fragments étaient doués de polarité. Un petit aimant artificiel en fer à cheval de cinq barreaux, enlevait les fragments les plus petits et la pierre pulvérisée, mais on les détachait par la moindre secousse. Je ne pus pas m'assurer d'une manière satisfaisante qu'une partie quelconque de la pierre attirât la limaille de fer ou influât sur son arrangement lorsqu'elle était étendue sur le papier.

On laissa placer d'elle-même dans le méridien magnétique .une aiguille de boussole très-délicate, suspendue sur une cbappe d'agate. On plaça le plus gros fragment de la pierre précisément Est, et on le fit mouvoir ensuite sur son propre centre pour trouver les

positions où Tâttraction et la répulsion étaient le plus marquées. A la distance de dix-huit pouces du milieu de la pierre, Taiguille était sensiblement affectée, mais sa plus grande déviation ne surpassait pas dix minutes du degré. A douze pouces, la déviation était d'un degré, et à six pouces, d'environ quatorze degrés. En approchant la pierre tout auprès de la boussole on donnait à l'aiguille une direction à volonté.

En comparant cette pierre avec divers morceaux d'aimant naturel, on trouva que ceux-ci avaient une action beaucoup plus forte ; mais il ne paraît pas d'après les faits observés jusqu'ici qu'un aimant naturel aussi faible en pouvoir directif que l'est celte pierre, ait également peu de force attractive sur la limaille de fer.

ALEX. DE HUMBOLDT A GARNERIN l'aINÉ (23).

Je me h&te de vous mander le résultat de mes expériences faites sur l'air atmosphérique que votre frère et Beauvais, son compagnon de voyage, ont bien voulu recueillir pour moi hier soir, à sept heures et demie, dans leur expérience aérostatique. Le flacon s'est trouvé bien bouché, car en l'ouvrant sous l'eau, elle y est entrée avec impétuosité, à la hauteur de 32 millimètres ; marque certaine qu'il avait conservé l'élasticité des hautes régions. Si nous connaissions la tempéra-

ture à laquelle nos aéronautes avaient recueilli leur gaz, cette expérience seule pourrait suffire pour calculer à peu près la hauteur à laquelle le flacon a été vidé. Le baromètre se trouvait hier au soir à 28 pouces ; et Beauvais, nous ayant annoncé que l'expérience se fit à 24 pouces de hauteur barométrique, la couche d'air que j'ai analysée se trouva à environ 1303 mètres (ou 669 toises) au-dessus de Paris.

Je fus curieux de voir si l'acide carbonique (air fixe des anciens chimistes) monte jusqu'à des régions aussi élevées. Les observations de l'illustre Saussure, faites sur la cime du Mont-Blanc, à 2480 toises, nous y Annoncent son existence. Mais il faut observer que ce physicien se trouva dans un air qui devait être modifié par la proximité des roches. Il s'agissait d'analyser un gaz qui, par sa position, ne semblait pas être influencé de cette manière. L'expérience faite ce matin a prouvé que l'air rapporté par les aéronautes, agissait aussi rapidement sur l'eau de chaux que l'air atmosphérique que j'avais eu soin de recueillir après minuit. Ces deux airs contenaient entre 0,008 et 0,010 d'acide .carbonique. Voilà un fluide aériforme très-pesant, entraîné dans les régions élevées de l'atmosphère.

L'air de Paris, analysé par les moyens combinés du gaz nitreux et du sulfate de fer, montre 0,276 d'oxigène ou d'air vital. Cinq expériences dans l'eudiomètre, donnèrent un résidu de 102. 103. 102.5.102. 103,5 degrés. L'air recueilli à la hauteur de 1300 mètres, ne contenait que 0,259 d'oxygène. Six expériences

faites avec beaucoup de soin, ne dififèrent que d'un degré; elles donnèrent constamment entre 107 et 108 degrés. Cet air était par conséquent de 5 degrés ou de 0,017 (presque égal àjli) d'oxygène plus impur que Tair de la plaine. Cette différence est plus considérable qu'elle ne parait au premier coup d'œil, vu que la plus grande et la plus petite pureté de l'atmosphère ne diffère, sur le continent, que de rn en oxygène. D'autres physiciens célèbres , Saussure, Pictet, Sénebier et Volta, ont observé la même impureté ou le même manque d'oxygène sur la cime des Alpes.

Il ne faudra pas s'étonner cependant que les aéronantes ne nous rapportent un jour des mélanges d'air plus oxygénés que ceux de la plaine. Les vents, les courants et la décomposition de l'eau surtout doivent souvent altérer la pureté de l'air. J'ai plusieurs fois analysé l'air d'une montagne (du Geisberg), également élevée de 650 toises au-dessus de la mer; je l'ai trouvé jusqu'à îTi 1/2 d'oxygène plus impur que celui des vallées ; mais quelquefois la différence n'était pas sensible, quoique (selon quelques naturalistes), l'oxygène, par sa pesanteur spécifique, devait descendre dans les couches inférieures. Les voyages aérostatiques pourront (comme Guy ton l'a déjà prouvé), répandre un grand jour sur les phénomènes les plus importants de la météorologie. Je vous prie de témoigner à votre frère intrépide, combien je suis reconnaissant du zèle

avec lequel il a bien voulu se prêter à l'expérience

dont vous lui communiquerez l6 résultat à son retour.

Salut,

Frédéric Humboldt (23).