LD TS, È

mes EL ERA 50° A SU P0 D SO" 1077207500 P 60) 50° Fig. 81. — Fréquence relative des Aurores Boréales suivant les régions

(d’après H. Fritz).

Cette interprétation est en parfait accord avec l'aspect des aurores ainsi qu'avec leurs principales particularités, notam-

. ment l'orientation des lueurs. Sa justesse a été brillamment corroborée par de nombreuses expériences où l’on a cherché

(1) On sait, en effet, que si l’on place un tube de Crookes dans un champ magnétique, les rayons cathodiques s’enroulent en hélice autour des lignes de force du champ. — P. Viicaro, Les Rayons cathodiques, 1900, p. 57 (Paris, Naud, Coll. Scientia).

à reproduire au laboratoire le phénomène de la Nature : celles de M. P. Villard surtout sont à cet égard frappantes. Un point cependant restait énigmatique. On sait que les

aurores boréales ont un maximum de fréquence le long d’une M

sorte d’ovale (fig. 81) qui entoure la région du pôle magnétique (1). Une expérience de Kr. Birkeland (2) rend compte de ce détail : lorsqu'on soumet à un bombardement cathodique une ‘sphère aimantée, on aperçoit en effet autour de chacun de ses pôles un anneau lumineux. Or M. C. Stôrmer,

au cours de recherches mathématiques étendues, a entrepris «

de calculer les trajectoires des corpuscules émis par le Soleil

dans le champ terrestre : ses calculs permettent de retrouver

la zone de fréquence en question ; seulement les dimensions

de celle-ci concordent beaucoup mieux avec l'observation M

dans le cas de corpuscules chargés positivement que s’il s’agit M

d'électrons (8). Il est vrai que la Terre, avec son atmosphère et ses nuages, ne répond que très imparfaitement aux condi-

tions théoriques supposées. Mais des travaux spectroscopiques « plus récents, ceux de M. L. Vegard (4), ont montré que le spectre de l’Aurore Boréale, avec sa belle raie verte À 5.577

si longtemps mystérieuse, coïncide sensiblement avec celui

qu'émet la neige d’Azote, solidifiée sous l’action des rayons

cathodiques : les rayons-canaux donneraient par contre des

bandes que l’Aurore Boréale ne présente pas (5). — On peut dont regarder la théorie ci-dessus, due à M. Villard, comme

très voisine de la réalité.

(1) H. Fritz, Verzseichnis beobachteter Polarlichter, 1873 (Vienne, in-40),

(2) Expédition norvégienne de 1899-1900 pour l'étude des Aurores Boréales, 1901 (Christania, Jacob Dybwad).

(3) Les phénomènes d’Aurore Boréale et les problèmes qui s’y ratta-M

chent. Congrès des Mathématiques à Helsingfors (Ve Congrès des

Malhématiciens Scandinaves), 1922 Rapport de M. C. Srôrmer. — Voir

aussi : C. SrôrMer, Terrestriai Magnetism, t. XXII, 4917 pp. .22/et0m (4) L. Vecarn, Berichte über eine Expedition nach Finmarken, 1912-1913 (Christiania, Skrifter udgivne af Videnskabsselskabet, t. 16). Et surtout : Comptes Rendus de l’Académie des Sciences, t. 176, 1942 p. 947 ; t. 178; 1924, p. 1153 et t. 179, 1924, p. 35. (5) Comptes Rendus, t. 179, 1924, p. 35.

7. INFLUENCE GÉNÉRALE DES TACHES SOLAIRES SUR LE MAGNÉTISME Terresrre. — Les Aurores Boréales sont en relation étroite avec le Magnétisme Terrestre (1). Mais il ya une autre preuve, plus formelle encore, de l'existence de' phénomènes électromagnétiques dans le Soleil, c'est l'influence de ses taches sur les mouvements de l'aiguille aimantée.

On se rappelle que la fréquence des taches du Soleil manifeste une période de 11 ans environ que présentent aussi les protubérances, les facules, les flocculi, les panaches et le spectre de la Couronne, etc. La concordance de tous ces effets avec les taches est déjà singulière : or John Lamont (2) à complété en 1851 la découverte de Schwabe par une autre, celle de la répercussion de cette périodicité sur la variation diurne des boussoles.

Ceci nécessite une courte digression. On définit d’ordinaire (3) les composantes du champ magnétique terrestre par 3 éléments : la déclinaison ou angle de la projection de l’aiguille aimantée sur le plan horizontal avec la direction du Nord géographique et les grandeurs des deux composantes horizontale et verticale de la force magnétique terrestre. Or’aiguille éprouve, au cours de la journée, un mouvementrégulier, périodique qui la fait osciller légèrement autour du méridien magnétique : la déclinaison est ainsi minimum vers l'Est aux environs de 8 heures du matin et maximum vers l'Ouest à 2 heures de l’après-midi. C’est l'amplitude de cette variation diurne de la déclinaison magnétique qui suit les vicissitudes des taches solaires. La concomitance des deux ordres de faits (fig. 82) est si frappante qu'il ne peut y avoir aucun doute sur leur parenté. — Peu après la découverte de Lamont, Sir Edw. Sabine montrait d’ailleurs que l’inclinaison de Paiguille aimantée sur la verticale, ainsi que les intensités des

(4) Voir sur ces relations : A. Ancor, Les Aurores polaires, 1895 (Paris, Alcan). — S. Lemsrrôm, L’Aurore Boréale, 1886 (Paris, Gauthier- Villars). — Ouvrage cité de E. Marnias. — Et plus haut p. 431.

(2) Annalen des Physik, t. LXXXIV, 1851, p. 580.

(3) E. Mascarr, 7raité de Magnétisme Terrestre, 1900, p. 134 (Paris, Gauthier-Villars).

Zechrarson (à Der minutes)

composantes horizontale et verticale suivaient, elles aussi, une marche analogue (1).

Tout ce qui précède concerne les jours où le magnétisme terrestre n’est pas «troublé ». À certains moments, l'aiguille aimantée éprouve en effet de brusques soubresauts, simultanés en tous les points du globe et partant d’origine sûrement cosmique : ce sont les Perturbations, appelées aussi, quand elles se répètent avec persistance, Orages Magnéti-

Fig. 82. — Relation de la fréquence des taches solaires, avec l'amplitude des variations diurnes du Magnétisme Terrestre.

ques. Or les orages magnétiques sont à la fois plus nombreux et plus violents au cours des années de maxima des taches solaires (2:.

Les Courants Telluriques (3) donnent lieu à des mano tations du même genre. Ces courants, qui circulent dans le.

(1) ne Transactions of the Royal Society of London. t. 142, , p. 403. — Plus récemment: W. ELus, Proceedings of the Royal Ra of London, t. LXII, 1898, p. 64.

(2) Same, loc. cit. — Ouvrage ie de Mascarr, p. 292.

(3) Ouvrage cité de E. Marnias, 1924, p. 453.

sol en tout temps, sont très faibles d'ordinaire; ils sont d'ailleurs sujets, eux aussi, à une variation diurne qui affecte à la fois leur direction et leur intensité. Mais aux époques de perturbation magnétique, ils deviennent si intenses qu'ils interrompent souvent les communications télégraphiques.

- Enfin les aurores boréales paraissent suivre également le cycle des taches solaires : fréquentes les années où il y a des taches, elles sont rares les années où il n’y en a pas et cette loi est d’autant plus nette qu’on écarte mieux des statistiques les aurores purement locales pour envisager surtout celles intéressant de vastes régions du globe (1).

Tout cela établit avec certitude l'influence du Soleil sur le Magnétisme Terrestre. Celle-ci à cependant été niée longtemps. Faye, entre autres, la jugeait incroyable parce qu'inexplicable. Il est à peine besoin de dire qu'en pareille matière tous les raisonnements du monde ne prouvent rien ; les faits seuls comptent et ils sont ici catégoriques : reste à les interpréter.

8. ACTION D'UNE TACHE ISOLÉE. — La première idée qui vienne à l'esprit est de voir si une belle tache isolée agit sur le magnétisme. L'influence ne parait en tout cas pas directe. On constate fréquemment, il est vrai, que de fortes perturbations coïncident avec le passage d’une grande tache ou d’un groupe de taches au méridien central du Soleil : c’est la loi que E. Marchand (2) découvrit en 1887; elle semble vérifiée dans l’ensemble; mais elle ne l'est pas toujours et les opinions sont là-dessus quelque peu partagées : on croit généralement que c’est seulement de 20 à 50 heures (la plupart disent 45 heures) après le passage de la tache au méridien central que se produit le maximum d’action, sans que celui-ci soit d'ailleurs en rapport net avec la surface tachée. Il semblerait, en somme que les faches solaires nous envoient des sortes de « jets dirigés » de matière électrisée qui ne troubleraient nos boussoles qu'aux moments où

(1) Zbidem, p. 346.

(2) Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, 1. 104, 1887, p. 135.

à c ? & 266 COURS D ASTRONOMIE

la Terre vient à les rencontrer. C’est l’idée soutenue par M. E. W. Maunder (1) et par plusieurs spécialistes : elle à donné lieu à de vives critiques (2), dues surtout à ce qu'il ne paraît pas possible à un jet de particules chargées de même signe de venir d'aussi loin sans se désagréger.

L'étude détaillée des faits montre de plus que ce sont surtout Les taches en état de transformation rapide qui ont une influence : ce seraient alors les brusques déplacements de la matière solaire qui agiraient plutôt que cette matière ellemême, et ceei suggère aussitôt l’idée de phénomènes d’induction. |

EE EE 7h gb gù 40 mn th 13h qh 15P 16h 17h Mouvement magnétique du < Septembre 859 gjont concIde avec {éruption saolztre oÂservee per à C7 74 Hodgson ET à 1Ÿ237

Fig. 83.

Si en généralune tache particulièrene semble pas troubler directement le magnétisme terrestre, il y a eu cependant des exemples très rares mais indéniables, où une perturbation magnétique précise a eu sonorigine dans un phénomènesolaire également déterminé. Tel a été le cas observé par Carrington et Hodgson, indépendamment (3),1e 1*"septembre 1859,où une sorte d'éruption très violente de matière solaire a été accompagnée d'un mouvement brusque de l'aiguille aimantée (fig. 83) et précédée puis suivie durant plusieurs jours d’un puissant

(1) E. W. Maunner, Monthly Notices, t. LXV, 1905, p. 2. (2) A. Scnusrer, Proceedings of the Royal set of Lors t. LXXXV, 4911, p. 44.

(3) Voir plus haut p. 124.

orage magnétique. Un autre phénomène du même caractère, un peu moins saisissant quoique tout aussi indiscutable, a été observé par Ch. A. Young (1) les 3 et 5 août 1872 et l’on cite encore quelques autres exemples analogues.

Le Soleil a été ainsi, à plusieurs reprises, pris en flagrant délit (le mot est de Balfour Stewart) et, dans l'interprétation d'influences aussi mystérieuses, les occasions de ce genre, si exceptionnelles qu’elles soient, méritent la plus sérieuse attention. u

9. LES TACHES N'AGISSENT PAS DIRECTEMENT. — On à cherché à expliquer tous ces faits de bien des façons. Parmi les hypothèses avancées, beaucoup ne sont pas soutenables. Il est impossible, par exemple, de croire à un Soleil aimanté. Le champ perturbateur est de l’ordre de 1/20° du champ terrestre normal, c'est-à-dire de 1/40° de gauss. Or, s’il s'agissait d’un aimant de moment magnétique M, le champ à la dis-

: M : : : c tance » serait de l'ordre de : : l'aimantation solaire, quotient

du moment par le volume, devrait alors dépasser 10.000 fois celle de la Terre (2), tandis qu'on sait fort bien qu’au-dessus de 800° le fer cesse d’être magnétique et aucun aimant permanent ne peut plus subsister.

Lord Kelvin, dans un calcul très intéressant (3), a signalé du reste toutes les difficultés que soulèverait l’idée d'une influence magnétique directe du Soleil, en raison de l’énormité de l'énergie en jeu. Envisagcons, pour fixer les idées, un orage magnétique tel que celui du 25 juin 1885, où les anomalies de la force horizontale ont atteint + 0,0005 C. G.S. et ont duré 25 minutes dans chaque séns environ. Le champ magnétique H engendré par un aimant (ou un courant fermé)

(4) Le Soleil, traduction française, 1883, p. 124 (Paris, Germer- Baillière).

(2) Sir W. THomuson (Lord Kezvin), Proceedings of the Royal Society of London, t. LI, 18992, p. 107 et aussi Wature, t. XLVII, 1892-1893, PAUL", >

(3) Loc. cit. (Nature).

de moment M, à une distance r, dans une direction faisant avec l’axe magnétique un angle 6, a pour valeur:

H =” V1 +3 cos® (.

L'énergie magnétique totale pour’ tout l’espace, donnée « M? \ x. r 4 par la formule (1) bien connue fe (où dv est l’élément de

volume, et la perméabilité magnétique, égale à 1 en unités électromagnétiques) s'écrit alors :

1 TC co M? ; ; : , ch [ (1 +3 cos’ 0) 2mr° sinidrdi — 5.

R étant le rayon solaire.

Si l’on donne pour simplifier à M sa valeur minimum, c'est à dire si l’on suppose la Terre dans la direction de l'axe d’aimantation, on a :

Va 8 M =, 5 4 0,0005

et, étant donné que la distance du Soleil à la Terre 7 vaut 216 R on trouve pour l'énergie totale 0,7.10* ergs. Cette énergie, devant être dépensée en 25 minutes, revient. à 4,6.10° ergs par seconde. L'énergie du rayonnement solaire proprement dit ne représentant que 2.10* ergs par seconde, on voit que les 8 heures qu'a duré cet orage magnétique nullement exceptionnel, équivalaient, avec les hypothèses adoptées, à # ou 5 mois de chaleur et de lumière au taux ordinaire (2).

L'action du Soleil n’est donc vraisemblablement pas directe et elle doit comporter quelque part une sorte de relais,

(1) O. D. Cawozsox, Traité de Physique, trad. Davaux, t. IV, p. 97.

(2) Il est à noter que ce raisonnement n’est valable que pour des aimanis permanents ou tout au moins pour des circuits électriques fermés équivalents : il ne serait pas applicable à des éruptions d’élecirons ou de matière chargée (J. Boscer, Comptes Rendus, t. 149, 1909, p. 722).

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