MAGNÉTISME

retient aucune trace. Si l’on met successivement les différentes tranches d'un barreau aimanté AB t/i»/. 524) en regard et à une petite distance d’un petit cylindre de fer doux K suspendu A un fil de soie (appareil ((il’ on nomme pendule magnétique), ou reconnaît que l’attraction est nulle au milieu du barreau et qu’elle se manifeste, au contraire, A une distance d’autant plus grande du petit pendule qu’on fait agir sur celui-ci une section plus voisine de l'extrémité du barreau. 5" Au-dessous d'une lame mince de carton (/ig. 525) est d'abord placé un barreau aimanté; puis,

A l’aide d’un petit tamis, on saupoudre uniformément le carton de limaille de fer: on voit aussitôt la limaille se porter, en plus forte proportion, vers les extrémités du barreau et en dessiner nettement la forme; de plus, les parcelles de fer se disposent bout A bout, l’une A la

suite de l’autre, de manière A figurer des courbes 1er* niées se dirigeant vers deux centres d'action, symétriquement placés de part et d'autre au milieu du barri#. 5ïô. reau.

Cette troisième expérience nous éclaire sur deux points importants : en premier lieu, elle nous apprend, comine les précédentes, que l’action attractive dans un barreau aimanté, va en croissant, depuis le milieu du barreau où elle est nulle, jusqu'aux extrémités où elle est maximum. • Eu second lieu, elle établit que la vertu magnétique n’est nullement empêchée, dans ses effets, par l’interposition d’un corps étranger, le carton; qu’elle s’exerce A travers celte substance, comme elle le fait A travers l’air. Au reste ce dernier résultat n’est pas particulier au carton ; il s’applique au bois, au verre, au cuivre, etc., etc., et en général à toutes les substances non magnétiques.

777. paie»»* ligne neutre. — En résumé, dans tout aimant naturel ou artificiel, quelle qu’en soit la forme, l'atlractiou magnétique se cou-

tig. Ml.

NOTIONS PRÉLIMINAIRES

centre en deux régions A et R qui sont séparées l'une de l’autre par un espace quelquefois considérable, où l'action exercée sur le fer doux esl sensiblement nulle. Dans le cas d'un barreau ordinaire, les centres de l’action magnétique sont situés vers les extrémités : on les nomme pôle* de l'aimant; le milieu de l’intervalle qui sépare les pôles s’appelle la liqne neutre. Telle est la première notion générale que nous pouvons donner en ce moment, des pôles. Nous verrons plus tard qu'on peut, dans chaque moitié d’un barreau aimanté, considérer, sous certaines conditions, toutes les actions magnétiques de celte moitié comme concentrées en un point déterminé, qui est à proprement parler le pôle de l’aimant.

778. Position de* pâle*. — Point* eon*éqaent*. — Les pôles ainsi définis sont, en général, au nombre de deux, symétriquement placés par rapport à la section moyenne du barreau et voisins des extrémités. Coulomb a trouvé par l'expérience que, lorsque le barreau est très-courtles pôles sont situés au sixième de la longueur totale à partir de chaque extrémité. Quelquefois, l’aimantation est très-irrégulière et il appa rail des pôles intermédiaires qu'on nomme points conséquents. Nous verrons bientôt dans quelles circonstances ces nouveaux centres d’actions magnétiques prennent naissance.

779. Différence d'action de* deux pôle*. — Une aiguille aimantée If u/. 326) est posée sur un pivot vertical terminé en pointe, de manière à pouvoir tourner dans un plan horizontal. Si l’on approche successivement du môme côté de cette aiguille chacune des extrémités d’un aimant quelconque, naturel ou artificiel, on reconnaît que l’une des extrémités de l'aimant attire toujours le côté A de l'aiguille, tandis que l’autre la repousse; que l'aimant soit rectiligne, qu’il soit en forme de fer à cheval (fit/. 327), qu’il ail la forme d'une sphère,

Fiji. Sïfi. Fig. 527.

on trouvera toujours deux régions telles que si l'une d’elles produit une attraction sur le pôle A, l'antre produit une répulsion sur le même pôle.

M MJNKTISMK.

Donc les deux pôles d’un môme haireau n ‘exercent pas des actions identiques, ils présentent môme dans certains cas un antagonisme évident.

780. Dlrrrtlnn <*« orientation de l'aiguille nlawal^e. — %etlon mutuelle de» deux pôle». — Pour bien comprendre l'hypothèse que nous développerons bientôt, hypothèse très-utile quand on vent grouper dans une même théorie tous les faits du magnétisme, nous exposerons une série d’expériences et de faits qui sont fondamentaux dans l’étude des propriétés de l'aimant.

I. lie premier fait était déjà connu à l’époque où Christophe Colomb entreprenait son premier voyage de découverte. Le voici : une aiguille aimantée mobile autour d’un axe vertical et de plus assujettie à demeurer horizontale (fig. ô2tt), se dirige et s'oriente, quand on l'abandonne à elle-même. La direction est à peu près celle du nord au sud, et en outre le même côté de l’aiguille est constamment tourné vers le nord. Aussi pourrons-nous désormais, en raison de ce fait qui est général, employer les expressions pôle nord, pôle sud d’une aiguille ou d’un barreau aimanté : nous saurons au juste le sens qu'il faut y attacher. Cette propriété remarquable de l'aiguille aimantée a été le point de départ de l’emploi de la boussole, qui rend de si grands services aux navigateurs et qui était connue, dit-on, par les Chinois dès l’an 121 de l'êre chrétienne.

11. I .aissez deux aiguilles posées sur des pivots distincts et d'abord éloignées l’une de l'antre se diriger sous l’action de la terre; et après que les pôles auront été déterminés d'après la direction que prendra l'aiguille, présentez le pôle nord de l’une au pôle nord de l'autre, vous verrez qu’il le repousse. De même les pôles sud des deux aiguilles étant rapprochés l’un de l'autre, il y aura répulsion. Donc les pôles de même nom se repoussent. — D’autre part, présentez le pôle nord de la première aiguille au pôle sud de la seconde, vous constaterez une attraction. Donc les pôles de noms contraires s'attirent.

(II. Le phénomène île la direction et de l'orientation de l'aiguille ai-

h fr •*

Fi#. ">*.

mantèe peut s’interpréter à l’aide de l’expérience suivante : placez (fig. ”>28) un support de cuivre P, terminé en pointe, au milieu d’un barreau aimanté AH

horizontal, long et puissant; sur ce pivot, jmsez une aiguille aimantée ordinaire nh, vous venez celle aiguille demeurer invariablement paral-

• NOTIONS mXIMNAlKES.

li' le nu barreau, quelle qui» soit d'ailleurs In direction dans laquelle miiis le placiez.

Cette expérience nous conduit à admettre que tout se passe dans le ra* de l'aiguille aimantée abandonnée à elle-même, comine si, au-dessous d'elle, se trouvait placé dans la terre un aimant puissant qui serait à peu prés dirigé invariablement du nord au sud, l'tm des pèles de l'aiviattl terrestre attirant l’extrémité de l'aiguille qui se dirige vers le nord, l’autre pèle attirant celle qui se dirige vers le sud.

7X1 . Vomi donné» aux polr» — Cette manière de concevoir la cause de la direction que prend l'aiguille aimantée, a conduit à une dénomination des pèles presque exclusivement adoptée en France. On a nommé, comme cela était naturel, pôle boréal de l’aimant terrestre, celui qui est placé au nord de la terre, et pôle austral, celui qui est placé au sud. Ces noms donnés, on a été forcé d'appeler pèle austral d’une aiguille, celui qui est attiré par le pèle boréal de la terre et qui se dirige vers le nord; de même il a latin nommer pèle boréal, celui qui se dirige vers le sud. Ite là nue contradiction apparente entre les termes et les idées: ce qu'il eût mieux valu éviter. Mais nous conservons ces dénominations, parce qu’elles sont trop en usage pour qu'on puisse se permettre de le* changer.

782. Élude détaillée de l'action de l’aimant sur le fer doux. — • l.a

distinction des deux pèles, la connaissance de leurs actions mutuelles permettent d’étudier, d’une manière plus complète, en quoi consiste celte attraction, que nous n'avons fait qu'indiquer, entre le fer doux et l’aimant. Fixons une tige de fer F (fiij. 529) en son milieu à un support fixe et approchons de chacune de ses extrémités a et b le pèle A' d'une aiguille aimantée; il y aura attraction ; nous le savons d'avance. Mais, pendant que ce pèle A' qui est un pèle austral, se trouve attiré par l’extrémité a de la tige de fer doux, plaçons vers l’autre extrémité de cette tige, à une petite distance de b, le pèle austral A d un fort barreau aimante. L'attraction, qui s exerce sur le pôle A', sera aussitôt changée en répulsion, c'est-à-dire qu’il s'est produit à l’extrémité a de

Fis.-. Si».

MAGNÉTISME

la lige dp fer doux, par le fait soûl ilp la présence do A, un pôle aus- I rai ou de mêlne nom que celui qui agit dans le barreau.

Pour rendre l’expérience complète, laissons le barreau A et In tige de 1er doux dans les mêmes positions relatives, et portons successivement l’extrémité A' de l’aiguille aimantée à une petite distance des différentes sections de la tige F ; nous reconnaîtrons que le fer doux est devenu un aimant véritable, qu’il possède deux pôles et une ligne neutre, lin pôle h de nom contraire à A s’est formé dans le voisinage du pôle excitateur et un pôle de même nom dans les points les plus éloignés. Lorsque le contact a lieu entre A et /», le résultat est le même, mais l'aimantation du fer doux est plus énergique.

785. IMfTérenee «‘ni rr l'nclcr fl le fer don». — Fore* eoereltlie.

— Toutefois, cette aimantation n'est que passagère pour le fer, elle cesse aussitôt que l'on éloigne l’aimant A. L'acier seul, quand il a subi l'influence prolongée d’un aimant, conserve le magnétisme qui s'y est développé; mais aussi, il faut beaucoup plus de temps pour que la seule proximité d'un aimant fasse apparaître dans l’acier les deux pôles et la ligne neutre. On énonce ces derniers résultats, en disant : que l’acier possède une force coercitive dont le fer est dépourvu. Lette force empêcherait, dans les premiers moments, l’acier de s’aimanter, quand on le soumet à l'influence d’un pôle excitateur, et d’autre part, elle maintiendrait l’aimantation, qui a été produite une première fois par le contact prolongé de l’acier avec un aimant énergique.

Pendant tout le temps que le fer doux est aimanté, il peut agir sur une autre tige de fer, à la façon d'un aimant ordinaire et développer en

elle une aimantation temporaire. La seconde tige peut agir semblablement sur une troisième, et ainsi de suite.

On explique alois aisément l'expérience figurée ci-contre (fit/. 550) dans laquelle un Fi*-SSu: seul barreau aimanté peut

supporter plusieurs morceaux de fer doux, qui demeurent suspendus l’un à l'autre, comme les anneaux d'une même chaîne. Si l’on vient i enlever b> barreau, tous les fragments se séparent l'un de l’autre, parce qu’ils cessent d’être aimantés.

78A. Hypothéoe «lr«* drtu Raldn magnétique*. — Fluide neutre.

— Tous les faits qui précédent peuvent être compris dans une théorie

NOTIONS PRELIMINAIRES

commune. On admet l’existence de deux fluides magnétiques distincts : l'un prédominant dans la moitié australe, l'autre dans la moitié boréale d’un aimant. L’action mutuelle de ces fluides est tout A fait pareille A celle des fluides électriques : Les fluides magnétiques de même mm se reliassent, les fluides de noms contraires s'attirent. On a appelé fluide Imreal le fluide qui prédomine dans le pèle boréal d'un aimant, fluide austral celui qui réside dans le pôle sud.

On admet de plus que les deux fluides magnétiques préexistent dans le fer, dans l’acier et, en général, dans toutes les substances dites magnétiques; ils constituent, par leur réunion, un fluide appelé neutre, qui est tel que la résultante des actions, qu’il exerce sur une molécule de fluide libre, soit toujours égale A zéro.

(’.es principes admis, les faiLs essentiels du magnétisme s’expliquent aisément. Ainsi, quand une tige de fer est soumise A l’influence du pôle austral d'un aimant (782), son fluide neutre est décomposé. Le fluide boréal contenu dans le fer doux se dirige du côté du pôle austral du barreau, qui l'attire, et le fluide austral repoussé se dirige en sens inverse et les pôles a, b prennent naissance. En vérin de l'attraction des fluides de noms contraires, le fer doux sera donc toujours attiré par l'aimant.

L’expérience décrite an g 783 s'explique tout aussi facilement Iftij. 530 1; l'action de B décompose le fluide neutre de F, fait naître un pôle austral A la partie supérieure du prisme, un pôle boréal A sa partie inférieure. O dernier produit dans F' une polarité identique A celle que F possède déjà. Pour le même motif, F", F'" acquièrent des pôles semblablement distribués.

785. Définition <lr* pote*. — Nous pouvons donner, dès A présent, une définition des pôles plus exacte que celle que nous avons adoptée jusqu’ici. Soit une particule de fluide magnétique libre m placée A une assez grande distance d’un barreau aimanté; elle agit sur toutes les molécules de fluide libre placées dans les différentes sections de chaque moitié du barreau. De là, autant de forces qu’il y a de molécules magnétiques; ces diverses forces sont inégales, car nous avons démontré que l’action attractive, exercée par la section d’un barreau sur le pendule électrique, dépend de la distance de cette section A l’extrémité du barreau; mais elles pourront être considérées comme parallèles entre elles, si la molécule m est suffisamment éloignée de l’aimant. Or le point d’application de la résultante d’un système de forces parallèles est tout A fait indépendant de la direction absolue de ces forces,

MAGNÉTISME

pourvu qui’ leurs rapports de grandeur ne soient pas changés ; doue la résultante des actions magnétiques exercées par la molécule in. située à une grande distance, sur les différentes molécules magnétiques de l'une des moitiés du barreau, aura, dans celle moitié, un point d’application qui sera tout à fait indépendant, quant à la position, de la direction donnée au barreau. C’est ce point d'application placé dans l’aimant, à une petite distance de chaque extrémité, qui est véritablement le pôle.

78li. Ktfrt produit pair la rupture d'un barreau aimante. — Les

lluides magnétiques, séparés dans le 1er ou dans l’acier par l'influence du pôle d’un barreau voisin, ne peuvent pas être considérés, comme se transportant l’un à gauche, l'autre à droite de la ligne neutre, bans toute l’étendue du barreau aimanté, se trouvent l'un et l'autre des deux lluides, mais ils y sont distribués en proportion telle que tout se passe comme si le côté nord ne renfermait que du fluide austral et le côté suri du fluide boréal. Une expérience Irés-nctte nous fournit la preuve de cette assertion. On aimante une longue aiguille d'acier en la frottant plusieurs fois, dans le même sens, avec l’une des extrémités d’un barreau aimanté; on détermine quelle est l’extrémité de celte aiguille qui correspond au pôle austral, puis, on la marque par une petite entaille. Cette détermination est toujours facile; il suffit de faire agir successivement, par chacun de ses bouts, l’aiguille qu'on vient d’aimanter sur le pôle austral de l’aiguille ordinaire qui nous a déjà servi (fig. 526). I.e côté qui exerce une répulsion correspond au pôle austral de notre nouvel aimant. Ceci connu, on brise l’aiguille en son milieu; on cherche, pur la méthode habituelle, quel est le genre d’aimantation que possède chaque moitié ; on trouve qu elles représentent, l’une et l’autre, un aimant véritable. Les pôles précédents se sont intégralement conservés à la place qu'ils occupaient tout d'abord, et au point de rupture, il est apparu deux pôles nouveaux a,, h de noms contraires, qui ont été pris individuellement par chaque partie de l’aiguille. Qu’au lieu de deux fragments seulement, on en produise FiK- "»i- dix, vingt... uu nombre

quelconque, le résultat linal sera toujours le même : chaque fragment représentera un aimant complet, et les pôles y seront toujours distribués de telle manière que si on met ces fragments bout A bout, et dans la position qu’ils occupaient pour tonner l’aiguille avant sa rupture (fig. 551).

VI VliNKTISMK TERRESTRE.

un retrouvera les pôles extrêmes à leur place primitive, et les pôles intermédiaires alterneront avec une régularité parfaite.

787. Il n’est donc pas possible d'admettre, comme dans le cas de l'électricité par influence , que les fluides se transportent aux deux extrémités du barreau : on est porté à penser, d'après l'expérience précédente, que les molécules de fluide neutre se dirigent et s’orientent, sous l’action d'un aimant extérieur, en tournant toutes leur fluide austral du même côté du barreau et leur fluide boréal du côté opposé. On prouve, d’ailleurs, parle raisonnement que la théorie des deux fluides ainsi comprise rend compte de la formation des deux pôles, de la position qu'ils occupent, de l’action différente des diverses parties d’un barreau qimanté, en un mot, qu'elle explique d’une façon très-satisfaisante les faits principaux du magnétisme. Mais quelque ingénieuse que soit cette manière de concevoir la cause des phénomènes, et quelque simplicité que présentent les déductions, nous nous abstiendrons de tout développement, car ces raisonnements perdent beaucoup de leur importance quand ou sait (ce que nous ferons voir dans la suite) qui1 les phénomènes magnétiques se ramènent tous à ceux que présente, sous certaines conditions, un courant d'électricité.

VtliXKtlsMI TKR R K STR K

/Kg. Xnlnrr de l'action exercée par la (erre wir l'aiguille aimantée. — Quand une aiguille aimantée est rendue libre, l'aimant terrestre ne saurait lui communiquer aucun mouvement de translation : sou action est purement directrice. Ce fait important se démontre par les expériences suivantes :

I. Si ou place une aiguille aimantée sur un disque de liège, qui flotte à la surface de l’eau, le disque tourne autour de la verticale, jusqu'il ce que l’aiguille ait pris sa direction habituelle du nord au sud; à partir de ce moment , il demeure immobile et ne tend nullement è se transporter vers aucun point de l’horizon, bouc, eu premier lieu, les actions magnéliques du globe ne peuvent pas se réduire à une force unique dirigée horizontalement.

II. L’expérience que nous venons de décrire peut ne pas paraître assez concluante: la viscosité de l'eau ne présenle-l-elle pas mie résistance trop grande, qui empêche le mouvement d’entrainement de se prononcer? On

MAf.NÉTISMt:.

donne :'i l'aiguille une plus grande mobilité : une planchette ou bois trèsmince et très-légère al> est suspendue par son milieu C (fig. 552) à un fil de soie sans torsion; une aiguille aimantée AB est posée à pial, vers

l'une des extrémités de In planchette, dans une direction à peu près perpendiculaire à sa longueur; à l’autre bout de la petite lame de bois, est placé un contre-poids L destiné à In maintenir horizontale. On fait tourner le système, jusqu’il ce que l’axe de l’aiguille ait pris sa direction ordinaire, et l’on constate, qu'A partir de ce moment, l’équilibre de l'appareil demeure invariable. Or, on peut donnera ce petit instrument une mobilité telle qu’une force d’un milligramme appliquée suivant le prolongement de l'aiguille fasse tourner In planchette d’un angle appréciable. Puisque la rotation n’a pas lieu, nous devons en conclure que le globe n’exerce pas une action de transport, dans le sens horizontal, qui puisse être rendue sensible par les moyens ordinaires.

III. Un liarreau d’acier, que l’on suspend A l’un des plateaux d’une balance présente exactement le même poids, avant et après son aimantation, donc la force magnétique de la terre ne peut produire, sur un aimant, aucun etlet d’entrainement dans le sens vertical.

En somme, l’action terrestre ne peut pas se réduire à une force unique soit horizontale, soit verticale : elle ne saurait être non plus une force oblique; car, dans cette dernière hypothèse, elle donnerait naissance A une composante horizontale et A une composante verticale qui (nous venons de le montrer) n’existent ni l’une ni l’autre.

78B. C onplc ifrrrorf. — Voici comment on peut s’expliquer très-simplement le phénomène de direction et d'orientation présenté par l'aiguille aimantée sous l’influence du globe. Soit une aiguille AB librement suspendue, par son centre de gravité, A un fil de soie sans torsion ; chacun de ses pôles est soumis à l'action des pôles A,, B, que nous supposerons appartenir à l’aimant terrestre, pôles situés A une grande distance de

o'Aô

l'aiguille Al!. Le pôle A„ eu particulier, donne naissance à deux forces égales, parallèles et agissant en sens contraire : l'une répulsive, appliquée au point A, l’autre attractive, appliquée en B. De même, le pôle B, produit deux forces nouvelles, égales entre elles, parallèles et de sens contraire : l'une attractive, appliquée en A, l'autre répulsive, eu B. Ces deux dernières forces pourront être égales aux deux précédentes, si l’aiguille Alt est à la même distance des pôles A, et B,; mais, en général, l'égalité en question n'existera pas. En tous cas, l’aiguille AM est, en définitive, soumise à quatre forces qui, en se composant deux à deux, se réduisent à deux résultantes égales, parallèles, de sens contraires, appliquée en A et en B. Un pareil système porte, le nom de couple et son effet consistera, dans le cas actuel, à faire tourner l'aiguille autour de son point d'attache, jusqu'à ce qu'elle ait pris la direction des forces du couple. Quand cette rotation aura été produite, les deux forces toujours appliquées aux pôles de l’aiguille agiront suivant le prolongement l'une de l’autre; par suite, elles se détruiront.

L’explication qui précède, et l’existence du couple terrestre supposent que, dans les diverses positions que l'on donne actuellement à une aiguille aimantée en un même lieu de la terre, les forces magnétiques du globe, qui agissent sur elle, conservent toujours la même intensité, lu même direction et le même point d'application. Cette hypothèse se trouve pleinement justifiée par les vérifications expérimentales de toutes ses conséquences. Nous indiquerons tout à l'heure (792) une de ces vérifications.

7IH). Détermination de# éléments principaux dit magnétl*ine terrestre. — Déeiinai»»n. — inclinaison. — Pour que la force magnétique du globe fût complètement déterminée, il faudrait connaître sa direction et son intensité. La direction (le seul élément que nous voulions fixer ici), sera déduite de la mesure de deux quantités que nous allons actuellement définir : i“ la déclinaison de l'aiguille aimantée; 2” son inclinaison.

L’aiguille aimantée n’est pas, en général, exactement dirigée du nord au sud, c’est-à-dire que le plan vertical, qui passe par l’axe d’une aiguille aimantée horizontale et qu’on a nommé méridien magnétique, ne se confond pas habituellement, en chaque lieu, 'avec le méridien terrestre. Ces deux plans forment un angle qui a reçu le nom d’angle de déclinaison : il est mesuré par l’angle des deux lignes que fournissent, par leur intersection avec l’horizon du lieu, le plan du méridien magnétique et celui du méridien terrestre. La connaissance de la déclinaison nous donnera la position exacte du plan vertical, qui contient les forces magnétiques.

MAGNÉTISME

D’autre part, la nui naissante de l'inclinaison uous donnera la direction véritable de ces forces dans le plan en question. On nomme, eu effet, inrlinnünn l'angle, que l’ail, avec l’horizon, une aiguille aimantée mobile dans le plan même du méridien magnétique, autour d’un axe horizontal qui passe par son centre de gravité. C’est, eu définitive, l'angle que lait avec l’horizon la force magnétique du globe appliquée au pôle de l'aiguille.

7!H . Bn-««)HMhion dr la forer mttjrnrticjiir du globe en Irai» eompo»aaie». — Pour se rendre un compte plus facile des méthodes qui ont été suivies dans le but d’évaluer la déclinaison et l'inclinaison de l’aiguille aimantée, nous remplacerons la force magnétique du globe

UK (fit), ôôôj appliquée à l’un des pôles de l'aiguille par trois composantes, agissant suivant trois directions rectangulaires choisies arbitrairement. .Nous prendrons, pour première direction la verticale HZ passait) par le pôle considéré; pour seconde direction, l’horizontale BX menée par le pôle dans le plan vertical qui contient l'aiguille; pour troisième direction, l'horizontale BY perpendiculaire à B.V. Cetle décomposition faite, il nous sera facile de reconnaître quelles sont les composantes qui interviennent pour imprimer à l'aiguille une direction déterminée lorsqu'on adopte tel ou tel mode de suspension de cette aiguille. Soit FM le lil qui supporte l'aiguille; AB la direction de l'aiguille suspendue pm son

MAGNÉTISME TKItKKSTKK.

centre de gravité et silure dans un azimut quelconque; soient MM', IIH', les traces du méridien magnétique et du plan vertical qui contient l'aiguille, sur le plan horizontal passant par le point M ; « représentera l'angle des deux lignes et, par suite, la distance angulaire qui sépare le plan actuel de l'aiguille du plan du méridien magnétique.

79ti . Décomposons d'abord la force DH eu deux autres, suivant deux directions rectangulaires : la verticale HZ et l’horizontale BD contenues dans un plan parallèle à KMM'. Ko appelant i l'angle que fait la force DH avec la verticale, angle qui n’est autre chose que le complément de l'inclinaison, nous aurons : BZ= DH cos i; Dit— RH siu i. Décomposons maintenant DD en deux forces suivant D\ et BY ; l’angle DR\ est égal à a connue ayant ses côtés BD, BX, parallèles à MM' et à MH'. On aura BX = BD eos a; B\ — BD sin a. Remplaçant BD par sa valeur, il vient, eu définitive, pour l'expression des trois composantes de BH :

BZ = BH cos i; BX = BH siu tcos a ; BV = BH sin i siu «.

La dernière égalité nous montre qu’une aiguille aimantée astreinte à demeurer horizontale ne peut être en équilibre que si elle se trouve placée dans le plan du méridien magnétique. En effet, la composante BZ se trouve détruite par le mode de suspension; la composante BX, située dans ce cas sur le prolongement même de l’aiguille, est détruite également ; la seule force DY, qui reste pour faire tourner l’aiguille, devra donc être égale à zéro pour que le système soit en équilibre : alors a sera égal à (K Eu outre, la même égalité nous fait voir que, lorsque l’aiguille est écartée de cette position d’équilibre, la force qui tend à l’y ramener varie proportionnellement au sinus de l’angle d’écart a. Cette conséquence a pu être vérifiée expérimentalement par Coulomb; nous exposerons sa méthode, parce que nous trouvons là une justification des hypothèses sur lesquelles notre raisonnement s’est fondé (789).

793. Coulomb se servait, pour effectuer celle vérilication, d’une balance tout à fait semblable à celle dont il a été question pour la démonstration des lois des actions électriques (fig. 334); au lil métallique H", était sus

Fig. :>5-t.

MAGNÉTISME

j'iS

pendue une chape eu papier fort, sur la partie horizontale de laquelle était étendue une mince couche de cire, molle. On commençait par placer dans la chape une lige de cuivre de même dimension que le barreau aimanté qu’on devait ultérieurement employer. Puis, on mettait cette tige, exactement dans le plan du méridien magnétique, eu ayant soin de supprimer toute torsion du (il et de diriger la ligne qui allait du ü au 1 80* degré du cercle CC/, dans le prolongement de l’axe de cette tige.

('.es dispositions prises, le barreau aimanté BB' était substitué à la tige el placé dans le sillon même que celle-ci avait creusé dans la cire; il se trouvait placé de lui- même dans le plan du méridien magnétique, sans que le fil de suspension éprouvât aucune torsion. Il n’y avait plus alors qu’à estimer quelles étaient les grandeurs des forces de torsion nécessaires pour maintenir le barreau écarté d’un angle de 1, de 2, de 5 degrés, etc., par rapport à sa position première, domine la force de torsion est normale a 1 aiguille, puisqu'elle est tangente au cercle, que parcourt sont extrémité, elle est directement opposée à la composante BY, et par suite elle lui est égale au moment où l’équilibre existe. Mais, la force de torsion s’estime par l’angle de torsion, dont la valeur se déduit de l’indication fournie par le micromètre supérieur de la balance; on a donc aussi finalement la mesure de l’intensité de la composante BY, pour chaque déviation nouvelle de l’aiguille.

Coulomb reconnut, parce procédé, que pour de très-petits angles ; la valeur de celle force était proportionnelle à l’angle d’écart de l’aiguille; mais que, pour des déviations un peu plus grandes, elle variait proportionnellement nu sinus de cet angle. Ces deux rèsuitals ne sont nullement contradictoires ; on sait, en effet, que lorsque l’angle est très-petit, le sinus et l’arc se confondent sensiblement.

794. Mrsare de In deelInaUon. — Voici Une idée sommant’ de la marche que l’on doit suivre pour mesurer la déclinaison. Une aiguille aimantée portant, vers son milieu, une chape en agate sera posée sur un pivot vertical, de manière à posséder une mobilité parfaite dans un plan horizontal; ou mieux encore, on la susprendra à un faisceau de fils de soie très-fins : c'est cette dernière méthode qui est adoptée dans la boussole de Gambey, la seule que nous décrirons. Dans les deux cas, si l’aiguille était exactement suspendue par son centre de gravité, elle ne pourrait demeurer horizontale, parce que la force magnétique du globe tend toujours à lui faire prendre sa propre direction. Aussi esl-ou obligé de rendre, par tâtonnement, dans nos appareils, la moitié qui correspond

M Ui.VÉTISMK ThllUESTHE.

au [tôle boréal, un peu plus lourde que l'autre. Lorsque cette horizonlalilé est obtenue et que d’ailleurs l’aiguille est régulièrement aimantée, son axe de ligure passe par les pôles magnétiques, et alors la position de cette aiguille sur un limbe gradué horizontal donne immédiatement la trace du méridien magnétique. Il n’v a plus alors qu’à obtenir sur le même limbe, la trace du méridien terrestre’ pour en déduire, par une simple lecture, l’angle de déclinaison cherché.

71)5. KhiwmoIc Je Uambr.v. — Un long barreau aimanté AU ifiij- 335|

est supporté parmi Faisceau de lils de soie K attaché au treuil T; il est terminé, à chacune de ses extrémités, par un anneau métallique dans i. 51

Fig. "ki.

MAliNÉTISME.

lequel soûl tendus deux lils lins croisés à angle droit, qui, par leur intersection, donnent deux points de l'axe de ligure du barreau. Tout le système fait partie d'une pièce à deux montants verticaux en cuivre C,C'. mobile autour d'un axe vertical, qui passe par le centre d’un limbe gradué horizontal KK'. Cette pièce entraine, dans sa rotation, les alidades

N' munies de verniers qui permettent d’estimer, sur le limbe, la quantité dont le système tourne autour de la verticale, lin axe OC/, |>arallèle au plan du limbe, s'appuie sur la partie supérieure des deux montants C, C', et c’est autour de lui que s'effectue la rotation d'une lunette MM' mobile dans un plan vertical, et portant deux lils croisés au foyer de son oculaire. Knfin, tout l'appareil est posé sur un pied eu cuivre à trois branches, muni de trois vis calantes qui permettent de régler l’horizontalité du limbe et celle de l’axe de rotation de la lunette. Nous supposerons pour plus de simplicité, dans ce qui va suivre, que la verticale menée par le point d'attache du barreau, passe par le centre du limbe gradué, et soit toujours contenue dans le plan vertical qui comprend l'axe optique de la lunette.

7'J6. Procède d'ohNervatlon . — Voici maintenant en quoi consiste l'emploi de cet appareil, que nous supposons bien construit et bien régie. Le limbe demeurant fixe, on fait tourner le système CÜU’C' jusqu'à ce que Taxe optique de la lunette aille rencontrer successivement les points de croisée des lils, qui appartiennent, comme nous savons, à l'axe du barreau. A ce moment, par conséquent, le plan vertical, qui contient cet axe optique, représente le plan du méridien magnétique : car nous admettons, pour un instant, que Taxe de figure du barreau se confond avec son axe magnétique. On note la position du zéro du vernier de l’alidade sur le limbe gradué. Ou dirige, en second lieu, la lunette MM' vers un astre connu, au moment précis où il se trouve dans le méridien du lieu. Le plan vertical, qui contient, cette fois, Taxe optique de la lunette, se confond avec le méridien terrestre. On note la nouvelle position du zéro de chaque alidade sur le cercle divisé. Le déplacement angulaire, que Ton vient d évaluer ainsi, représente évidemment la déclinaison cherchée. Les boites P et P', qu'on voit sur la figuiv, sont destinées à protéger le barreau mobile contre les mouvements que les courants d’air tendraient à lui imprimer. Des lenétres pratiquées dans les boites et garnies de lames de verre permettent à l'observateur de viser en A et H, au point de croisement des lils.

Nous nous sommes placés, à dessein, pour faciliter l'exposé de la méthode, dans les conditions les plus simples; mais il ne faut pas croire

.MAGNÉTISME TEItRESTIIÉ.

;.si

qu'il soit nécessaire de viser l’astre, au moment où il passe au méridien du lieu. Il suffit de diriger vers lui la lunette, à une époque quelconque, pourvu qu’on inscrive, avec soin, l’heure précise de l’observation. Un peut parfaitement en déduirè, par un simple calcul trigonométrique, l'angle que fait, à ce moment, le vertical de l’astre avec le méridien du lieu et par suite la position réelle de ce dernier.

I.a lunette doit offrir une disposition particulière, pour qu'il soit possible d’apercevoir avec elle, tantôt un point assez rapproché : le point de croisement des fils dans les anneaux, tantôt un point très-éloigné : une étoile. Dans ce but, en avant de la lentille objective ordinaire qui est à long foyer, se trouve une lentille d'un moindre diamètre, qui, par sa réunion avec la précédente, forme un objectif à court foyer. Veut-ou viser un objet rapproché? ou recouvre, avec un écran annulaire, la portion de la grande lentille placée en dehors de lu petite, de telle sorte que la lumière émanée de l’objet soit obligée de traverser exclusivement le système des deux objectifs. Veut-on distinguer un objet éloigné? ou recouvre avec un écran qui a la forme d’un disque, la partie antérieure de la petite lentille, et alors la lumière ne peut plus passer que dans la portion annulaire de l’objectif à long foyer. Dans quelques appareils, et eu particulier dans celui qui est ici figuré, on arrive au même résultat , en n’employant la lunette que pour viser l’astre; quand il s’agit de pointer vers les extrémités du barreau on substitue à la lunette ordinaire une sorte de microscope.

797. Méthode du retournement. — Clllill, IIOIIS avons supposé, que l'axe de ligure du barreau se confondait avec la ligne des pôles ou axe magnétique, dette condition est presque impossible à réaliser; on est obligé, dans la plupart des cas, de recourir à là méthode du yrtournemrtil. l'ne première opération est exécutée comme il vient d'être dit; puis, on en fait une seconde en retournant le barreau, c’est-à-dire en rendant supérieure la face qui était inférieure. La moyenne des deux observations ainsi pratiquées donne la vraie position de l’axe magnétique. Ce retournement est lueililé, dans la boussole de Gambey, par l'emploi d’un étrier, qui entoure le barreau en son milieu, et auquel le faisceau de lils de soie est attaché. Le barreau est mobile dans l'étrier, et on peut, aisément, lui faire occuper les deux (wsitious voulues.

l’our comprendre comment la moyenne des deux lectures, faites sur le limbe connue il vient d’être dit, donne le résultat demandé, il suflit de remarquer que, si l'on retourne l’aiguille AD, la ligue des pôles demeure invariablement parallèle à elle-même. Par suite, on peut consi-

MAGNKTISMK.

dérer la lame aimantée retournée, comme ayant exécuté .sa rotation, autour d'une ligue passant par son centre de suspension et parallèle à la ligne des pôles. Alors l'axe de figure se trouve, après le retournement, dévié de l’autre côté de cette ligne lixe d'une quantité angulaire précisément égale à celle qui l’en séparait primitivement du côté opposé. Ceci est vrai dans tons les cas, alors même que la ligne des pôles ne passe pas par le centre de suspension, alors même que l'axe de figure ne passe pas par ce même point.

7!)8. DrriiiioUon en divrn» limx du globe. — La déclinaison a été observée et est encore journellement observée dans tous les observatoires et aux diverses stations auxquelles les voyageurs peuvent parvenir. L’en-

semble des résultats obtenus peut être vu d'uu coup d’œil si l'on reporte les nombres obtenus sur une carte géographique. C'est ce qui a été l'ait souvent et plus particulièrement par Gauss et Weber, dont nous donnons le travail dans les deux cartes que représentent les ligures 00(5 et 557 . Ces cartes sur lesquelles se trouvent marquées les déclinaisons pour l’année 1855 ont été construites après la discussion des observations recueillies. Mais ces observations n’ont pu s'effectuer qu’en un nombre de points relativement peu nombreux. Tant de contrées sont inconnues ! tant d'autres ne possèdent (pie des ressources scientifiques insuffisantes! Gausse! Weber ont donc dû déduire des déclinaisons mesurées effectivement et aussi d’autres déterminations (inclinaison, intensité) relatives au magnétisme terrestre les déclinaisons inconnues. Ils ont pu le faire avec sûreté, grâce aux nombreux documents qu’ils ont consultés et mis en œuvre.

71111. Les points iln globe où In déclinaison esl In même sont réunis par une même ligne. Ces lignes s'appellent lignes d'égale déclinaison, lin voit, dans la ligure 55(1, combien ces ligues sont irrégulières dans leur marclie. Toutefois, aux Inliludes moyennes, et près de notre méridien, ces lignes s'avancent à peu près suivant la direction du sud au

nord; mais ceci n'a rien de général. Que le lecteur suive en particulier une ligne marquée n, r’esl une ligne où la déclinaison est nulle; en Ions ces points, l'aiguille de la boussole pointe exactement vers le nord. Ia>s lignes marquées des signes -f- apppartiennenl à des points où la déclinaison est occidentale, celles qui sont marquées avec le signe — appartiennent aux points où la déclinaison est orientale. La carte de la figure 7,7,1, représente les régions australes. On y voit deux points où les lignes de déclinaison se coupent ; l’un de ces poinlsest situé prèsdu pèle géographique, et l'autre à une latitude d’environ 7a", dans l'de appelée jtôle mn-

WAGNÉTISMK.

gaélique . En ces deux points, In déclinaison n'est pas possible A déterminer, l'aiguille n’est plus dirigée du tout par le magnétisme terrestre. C’est ce que lord Itoss a vu, au commencement de ce sièrle, quand il a atteint l'ile dont il a été question. En ces points, le voyageur n’a plus de boussole pour le guider.

8(10. Variation dr la déclinaison dans un meme lieu. — L angle de déclinaison change non-seulement d'un point à l’autre, à la surface de la terre, mais aussi en un même lieu du globe, des variations se produisent d'une manière continue.

L'aiguille aimantée semble osciller de part et d’autre du méridien terrestre, en employant un grand nombre d’années, pour exécuter une oscillation complète : ces variations de l'aiguille sont dites variations séculaires. A Paris, en 1580, le pôle austral de l’aiguille était à l'est de la méridienne (dans ce cas la déclinaison est dite orientale), et l'écart angulaire était de 1 1° 30'. Peu à peu, cet écart a diminué jusqu’en 1663, où il est devenu nul ; Paris se trouvait sur une de ces lignes que l’on a tracées sur la carte du monde et qu’on nomme lignes sans déclinaison. Puis, le pôle austral a passé A l’ouest de la méridienne, la déclinaison est devenue occidentale ; en 1 700, elle était déjà de 8° ; en 1 785, de 22" ; en 181 i, de 22" 31’. Ce dernier angle a représenté l’écart maximum de l'aiguille A l’ouest du méridien. Depuis cette époque, la déclinaison a sans cesse diminué, et en 1849 elle n’était plus que de 21° ; en 1854, de 19° 58'. La même variation séculaire a été constatée pour l’aiguille aimantée dans un grand nombre de pays : A Londres, la déclinaison arriva A son maximum du côté de l’ouest en 1815 ; elle tut alors de 24“ 2' ; en 1849, elle était de 18°.

Indépendamment des variations séculaires, l’aiguille est encore soumise A des variations diurnes. Pendant la nuit, l’aiguille demeure A peu près immobile dans nos climats; mais elle se met en mouvement dès le lever du soleil, marchant d’abord de l'est vers l'ouest puis, vers une heure de l'après-midi, elle rétrograde vers l'est et finit par reprendre sa position première vers 10 heures du soir.

Enfin, la déclinaison subit des variations accidentelles, notamment aux époques oiï se montrent les aurores boréales. L’été très-chaud de 1859 fut suivi de l'apparition de plusieurs aurores boréales d’un très-grand éclat, et l’on vit en même temps se produire, A diverses reprises, des changements brusques dans la direction de l'aiguille aimantée.

801 . Mesure de rinelinaison — Dans la boussole d'inclinaison, l’aiguille aimantée est mobile sur un cercle gradué vertical W (fi g. 538),

MAGNÉTISME TERBKSTItR,

autour d'un a\(* horizontal. I.i' cercle peut lu i-im'-nio tourncraulourd'uii axe vertical qui passe par le centre d'un limite gradué horizontal 00'; et dans sa rotation, il entraîne une alidade T qui se meut sur ce dernier limbe. Si l’on connaissait la position exacte du plan du méridien magnétique, il surlirait dame ner, en coïncidence avec ce plan, le cercle vertical mobile de la boussole, et alors la position de l'aiguille par rapport à la ligne HH’ allant du Oau 180e degré (ligne qui est rendue toujours horizontale à l'avance), s'obtiendrait par une simple lecture et l'on aurait l’angle d'inclinaison cherché. Il y a donc, tout d'abord, à déterminer la position du méridien magnétique. Recourons, dans ce but, aux valeurs, que nous avons données plus haut, des composantes de la force magnétique du globe. |*ar le mode de suspension adqpté dans la boussole d'inclinaison, la composante BY est détruite, et il ne reste pour agir sur l’aiguille que les composantes BX et BZ. Ces deux forces dounenl une résultante BR' qu’on obtiendra par la méthode ordinaire et dont l’expression est :

RR' - \ t:\- -i- HZ» = v RU*‘sin* ïrnJa + ros*/'-: nous pouvons la mettre sous la forme :

IIR' — Rltcos/y 1 ■+■ tg*r cos*«.

et cette valeur pourra trouver son utilité dans certains cas. Pour le moment, ce rpii nous intéresse, c’est la connaissance de l'angle l' que cette résultante fait avec la vc. ticale ; il s’obtient par l’égalité I g ï — jj* = Ig i cos a.

loi. l’angle « est celui que fait le plan du cercle VY' avec le plan du méridien magnétique, angle que nous pouvons changera volonté : il nous suffit pour cela de faire tourner le cercle. Si l’on fait varier a depuis 0" jusqu’à DO", tg i' ira toujours en décroissant ; et pour a = 90", lgï=tg icos 90“ = 0. Dans cette condition, l’angle /'que fait l’aiguille avec la verticale sera donc nul : cela signifie que l’aiguille se tient verticale lorsque le plan de la boussole se trouve placé dans un plan perpendiculaire au méridien magnétique.

802. Ile dernier résultat nous fournit un moyen très-simple de résoudre

MAGNÉTISME

la question qui nous occupe. Il faudra faire tourner le cercle mobile YV' jusqu' A ce que l’aiguille soit exactement verticale, et noter alors la position du zéro de l'alidade sur le cercle horizontal ; puis, faire tourner le menucercle de 90°, afin qu’il se trouve exactement placé dans le plan dn couple terrestre. Il n’y aura plus qu’à lire l’angle que fart l’aiguille avec la ligne IIH' qui va du 0 au 180° degré pour avoir l’inclinaison demandée.

Ce procédé est défectueux en ceci : quand l’aiguille esta très-peu près verticale, on peut faire tourner le cercle mobile d’une quantité notable, sans que l’aiguille paraisse se déplacer. Il y a donc, incertitude sur la vraie position du zéro de l’alidade. La méthode suivante est préférable : nous avons obtenu déjà la relation Ig t' = tgi eos *. La valeur de i' , qui s’y trouve, correspond à l’angle que fait l’aiguille avec la verticale, quand elle se meut dans un plan distant de a du méridien magnétique; or, si on fait une seconde observation en portant ce plan à ilO degrés de sa position première, la valeur absolue de l’angle i" que fera l’aiguille avec la verticale, sera donnée par l’équation, tg i" = Ig i sin o. Élevant ces deux équations au carré, et ajoutant membre à membre, on a lg*i' -+- Ig1 1" = tg* ». Donc t peut se calculer facilement par l’évaluation préalable de t' et de i" dans les conditions qui viennent d’ètre précisées.

811.". ('orrec*iona. — La mesure de l’inclinaison exige aussi certaines corrections indispensables : il faut d’abord, comme dans le cas de la déclinaison, effectuer chaque fois, deux mesures de t' : l’une avant, l’autre après le retournement (797), pour avoir la vraie position de l’axe magnétique de l’aiguille; il faut ensuite tenir compte de cette circonstance que l’axe de suspension peut ne pas passer exactement par le centre de gravité de l’aiguille : l’une des moitiés de celle aiguille étant plus pesante que l’autre, l’inclinaison se trouve augmentée ou diminuée d’une quantité inconnue. Pour remédier à ce vice de construction, on fait d’abord deux observations, comme il vient d’étre dit, l’aiguille se trouvant dans son étal .d'aimantation ordinaire; puis, on l'aimante, en sens contraire, de manière que le pôle austral devienne un pôle boréal, et réciproquement. On prend deux nouvelles mesures de t' en suspendant au centre du cercle YV' l’aiguille dont la polarité a été renversée. Si la moitié correspondant au pôle austral était d’abord la plus lourde, et si pour ce motif l’inclinaison se trouvait augmentée de i ; actuellement, ce sera le pôle boréal qui descendra un peu plus bas, puisqu’il se trouve dans la moitié la plus pesante, et dès lors l’inclinaison sera diminuée de la même quantité ». La moyenne des quatre mesures fournit avec tine approximation suffisante la valeur de l’angle auxiliaire»'; l’angle i" est

évalué suivant la même marche, et dés lors la valeur de i se calcule en appliquant la formule lg! i =■ Ig* C ■+■ tg* i".

On prend toujours, pour mesure de l'inclinaison, la valeur du plus petit des deux angles supplémentaires que fait l’axe de l’aiguille avec l’horizon.

804. Inrllnaiwon rn clivera lieux du globe. — Les mesures Iliagllé-

tiques effectuées en d.iverses contrées ont permis à MM. Gauss et Weber de construire les deux cartes qui sont reproduites ici (fi ij. 539 et 340 1.

En général, quand on s’avance de l’équateur vers le pôle nord de la terre, l’inclinaison va en augmentant. C’est le pôle austral de l’aiguille aimantée qui s’ahaissede plus en plus au-dessous de l’horizon. Lord Ross a signalé un point qui correspond à peu près à la latitude nord île 73", pour lequel l’inclinaison est de 90". En ce lieu, les forces du couple terrestre sont évidemment verticales : c'est le lieu où l’aiguille de déclinaison, qu’on y transporte, n'accuse pas une direction fixe, mais se tient en équilibre dans toutes les positions (799). Au contraire, à une faible distance de l’équateur, ou trouve un grand nombre de lieux pour lesquels l’inclinaison est nulle, car l'aiguille de la boussole d’inclinaison se maintient horizontale. La courbe qui réunit tous ces points sans inclinaison a été nommée équateur mugnrliqite ; quoique sinueuse en réalité, on peut cependant la considérer comme se confondant, en beaucoup de ses points, avec un grand cercle dont le plan ferait un angle de 12*30' avec relui de l’équateur. Quand on quitte l’équateur pour s’avancer vers le pôle sud de la terre, le pôle sud de l’aiguille s’abaisse de plus en plus au-dessous de l’horizon, jusqu’à ce que l’inclinaison devienne égale de nouveau à 90" en un point dont la latitude est d’environ 09" 30'.

r,',S MM'iNKTISMR.

«or., nr l'almani icrrMM. — Les courbes ti’inclinaisoii el de déclinaison no peuvent guère s’expliquer par l'hypothèse d'un aimant terrestre régulièrement aimanté, comme le serait un des aimants que nous

Fie. :»io.

employons dans nos expériences. C’est un aimant à pôles multiples, tel d'ailleurs qu'il est possible d’en produire artificiellement.

800. Variation de l'Inclinaison en un meme lieu. — La grandeur de cet élément du magnétisme terrestre change, d'ailleurs, comme la déclinaison, avec le temps dans une même localité. Depuis 10.71 , époque à laquelle sa valeur à Paris était de 70", l'inclinaison est toujours allée en décroissant ; elle était de 67" IV en 1855; de 67" en 1849; de 66" 2.V en 18‘>0. Des changements dans le même sens ont été observés à Londres et à Genève.

807. BouHMoir marine. — La boussole, dont les navigateurs se servent pour la direction des navires, est constituée par une aiguille aimantée

M NGNÉTISMF TEItRKSTltK- ÔS'.t

de déclinaison, qui doit toujours demeurer horizontale. Mais les mouvements continuels du vaisseau rendraient impossible la conservation do l'horizontalité de l'aiguille, si l’on n’employait pas une disposition particulière (pie nous décrirons eu peu de mots. En premier lieu, la Imite cylindrique ou hémisphérique, qui porte le pivot sur lequel repose l'aiguille aimantée, peut tourner autour de doux axes de suspension, perpendiculaires entre eux et fixés à des anneaux distincts. En second lieu, li‘ fond de la boite est lesté avec des corps très-denses, afin que le centre de gravité du système se trouve toujours placé très-bas; de celte façon, malgré les mouvements des supports extérieurs, le pivot se maintiendra toujours vertical, et par suite l’aiguille restera horizontale. Ce mode ingénieux de suspension a été inventé par le savant astronome Cardan.

L'aiguille aimantée est fixée à un disque circulaire très-mince de mica, sur les bords duquel sont tracées des divisions exprimant des degrés du cercle et des demi -degrés.

Le diamètre qui passe par le zéro de la graduation porte à ses deux extrémités les lettres N et S {nord, sud). Il prendra toujours, de lui-même, une position telle que sa direction coin- rig.^ii.

eide avec celle de la méridienne du lieu; car le disque tourne avec l'aiguille qui y est fixée et on a le soin, avant de les rendre solidaires, de placer Taxe magnétique de l’aiguille à une distance angulaire du diamètre NS égale à la déclinaison du lieu. Itans ces conditions, le navigateur, en observant la boussole, connaît exactement la route que suit le navire.

SOS. ( ompemiimr de — Malheureusement, une complica-

tion assez grave intervient : la terre n'agit pas seule sur l’aiguille de la boussole; les masses de fer du navire, qui prennent une aimantation différente selon la position qu elles occupent par rapport a l’aimant terrestre influent d’une manière variable sur les indications de I instrument. On y remédie par l’emploi du compensateur de Barlow. Avant de quitter la rade, une opération préliminaire est effectuée: deux observateurs, munis chacun d’une lunette, se placent, à cède d une bonssolé, l’un sur le rivage, l’autre sur le navire, et ils pointent les deux lunettes l’une vers l’autre. Si les niasses de fer en question étaient sans influence, les angles que feraient les aiguilles aimantées de deux bous-

MAGNÉTISME

sol os avec les axes optiques des lunettes des deux observateurs, seraient rigoureusement égaux. Si, au contraire, une inégalité se manifeste, elle ne peut provenir que de la présence du fer dans le navire, et la différence des deux angles observés sert de mesure à l’action perturbatrice des masses de fer, eu égard du moins à la position actuelle qn 'elles occupent par rapport à l'aiguille de la boussole. On recommence la même comparaison en faisant tourner le vaisseau successivement de 1 0,J en I0“, et on note chaque fois l’écart observé. Quand ce premier travail est achevé, on pose la boussole sur le rivage au-dessus d’un support parallélipipédique de bois dont les faces latérales sont percées de trous. On cherche alors par tâtonnement quel est celui de ces trous qui doit recevoir une lige en cuivre implantée au centre de deux larges disques de fer doux, pour que la déviation de l'aiguille produite par cette masse de fer auxiliaire soit la même, dans toutes les positions du vaisseau, que celle qui est occasionnée par le fer du navire. Ce tâtonnement préalable opéré, on replace la boussole et son support sur le vaisseau, exactement à la place qu’ils occupaient d’abord, et désormais la correction tenant à l’influence du fer du navire sera possible. En mer, on fera une première observation de la boussole quand la masse auxiliaire, qui constitue le compensateur de Rarlow, se trouvera éloignée ; puis une seconde observation, en plaçant le compensateur dans la position antérieurement déterminée et la différence des nombres obtenus donnera la valeur de la correction.

Celle méthode était bonne quand il s'agissait des anciens navires, dans la construction desquels le bois dominait ; mais aujourd'hui (pie dans beaucoup de cas la coque est complètement en fer, on établit, dans une position fixe, un compensateur qui produit sur l’aiguille aimanté»e une action égale et contraire à celle du fer qui entre dans la construction du navire tout entier. L’aiguille se dirige comme sous la seule influence du magnétisme terrestre.

Sflib I,»l» ilr« rrpuUInn» et «les attraction» maf nftlque» . — Les attractions et les répulsions magnétiques varient en raison inverse des carrés des distances auxquelles elles s'exercent. C’est la même loi qu’eu électricité; aussi, c’est en se fondant sur les principes que nous avons indiqués, et en se servant de l’appareil déjà décrit (fig. 554), que Coulomb a donné une démonstration expérimentale de la loi des répulsions et des attractions magnétiques, lin long barreau d’acier aimanté* était suspendu à un fil métallique très-fin, par l’intermédiaire d’une chape très-légère. On avait déterminé à l’avance quelle était la force de torsion nécessaire, pour maintenir le barreau â I degré de distance de sa

MAtiNÉTISMK TKHIILSTUK.

posil ion d'équilibre; celle force, dans l’une des expériences de Coulomb, était mesurée par 55° de torsion. Ou faisait ensuite descendre dans l'intérieur de la balance une second barreau aimanté d une grande longueur, qu’on maintenait verticalement dans le plan du méridien magnétique, de manière que son pôle inférieur vint prendre la place du pôle de même nom appartenant au barreau mobile. La répulsion avait lieu, et le barreau mobile allait se placer en équilibre à 24" de sa position initiale. Dans cette première phase de l’expérience, la force répulsive à la distance angulaire de 24“ se trouvait équilibrée et mesurée par la force de torsion développée dans le fil, et correspondant à 24“, plus par la force directrice du globe représentée par le produit 24 X 55=840. En somme, la force répulsive pouvait être exprimée par le nombre 840 -t— 24 = 864.

Par une rotation du micromètre supérieur, de trois circonférences entières, on rendit la distance angulaire des deux pôles égale à 17u; dans cette seconde phase, la force répulsive était représentée par le nombre 3 x3ti0 -t- i 7 — t— 17x35 =1(>‘.)2. Enfin, dans nu troisième essai, il fallut faire tourner le micromètre de huit circonférences complètes pour réduire la distance angulaire à 12u. Cette fois, la force répulsive était équivalenteà 8 X 560 -t- 12+12x35 = 5512.

En résumé Coulomb avait obtenu :

DIVI.iNCEs. FOIULI ItlltlsIVtla.

n sut

Si la loi que nous avons énoncée est exacte, on doit avoir ;

ou bien

Eu nu mot, si la loi est vraie, le produit de chaque force répulsive pâlie carré de la distance à laquelle elle agit doit être constant. Si on effectue le calcul, ou trouve en elfet pour les trois valeurs de reproduit des nombres peu différents et qui tombent dans les limites d’erreur que la méthode comporte. l!ne exactitude très-grande ne saurait être obtenue, car il ne faut pas se dissimuler que les sections des barreaux, placées de part d’autre des pôles en regard, produisent un effet variable selon leur distance à l’extrémité de l'aimant : l’expérience n’est pas réalisée dans les conditions simples qui permettent de démontrer rigoureusement une loi.

La loi des attractions a été aussi établie par Coulomb; mais il a eu re-

'lAli.NKTISMK

cours, dans cc cas, à une autre méthode susceptible d'une plus grande précision : la méthode des oscillations. Dans celte nouvelle méthode, le mouvement d’une petite aiguille mobile, ipii est suspendue à un lil de soie sans torsion, est tout à fait comparable, quand celte aiguille oscille sous l'action attractive d'un barreau voisin, au mouvement d’un [lendulc qui oscille sous l’action de la terre. Alors lu formule que nous avons

donnée (tV),( = 7ry/— dans laquelle /, celte fois, est constant, |>er-

mel de déduire des valeurs de t que l’expérience fournit, le rapport «les valeurs correspondantes de //, c'est-à-dire des intensités des forces qui provoquent le mouvement pendulaire.

XlO. On peut aimanter les barreaux d'acier, soit par I emploi d'aïniants artificiels ou naturels, soit par l'action seule de la terre, soit enfin en recourant aux courants électriques. Nous n'avons à nous occuper, pour le moulent, que des deux premiers procédés.

l'ROCÉUKS 11 Al HA s TA nos

Xtl. neilMxIr de in simple louehe. — t!u barreau d’acier trempé et à l étal naturel A'B' l/i y. 542) est posé sur une table horizontale.

Kig. :m.

lin appuie contre l’une de ses extrémités b' le pôle austral A d’un barreau aimanté formant comme le prolongement de A'1!', et l’on observe avec soin quelles sont les modifications successives que va éprouver, «vu point de vue de ses propriétés magnétiques, le barreau à l’état naturel. Un reconnaît, qu’au contact de l’aimant, il naît dans l’acier un pôle boréal B', c’est-à-dire de nom contraire au pôle excitateur. Le pôle boréal d’abord Irés-faible acquiert, quand le contact se prolonge, une énergie croissante; en même temps, il se développe à une petite distance de B' sur la lame d'acier, un pôle austral, un peu plus loin un pôle boréal ; ces pôles trés-faibles tous les deux sont disposés vers les extrémités opposées du parallélipipéde d’acier. Si ce dernier est assez court, on u’y trouve plus, au bout d’un certain temps de contact, que les deux pôles B’ et A' situés aux extrémités mêmes, comme dans le cas d’un aimant ordinaire. Il est vrai d’ajouter qu’au moment où l’aimant

l'HOCES b’AIMAMA TIU.V

excitateur est éloigné, les deux pôles B' el A' n’ont pas lu même énergie : il' esl plus lôrt que A', et la ligne neutre n’est pas au milieu; elle se trouve plus rapprochée de l’extrémité qui louchait le pôle A. Seulement, si le barreau à aimanter esl assez court, au bout d’un certain temps après la séparation, il finit par acquérir de lui-même une aimantation régulière.

Voici comment les choses se sont passées. L’aimant employé, agissant par influence, a séparé, à lu longue, dans tous les points du barreau, les fluides magnétiques en quantités telles que la force coercitive de l’acier ue pouvait seule les maintenir séparés en totalité. Cette décomposition avait été, bien entendu, eu décroissant avec la distance; c’est ce qui explique que, dans les premiers moments, B' fût plus fort que A'; mais quand l'influence a cessé, les fluides se sont peu à peu reconibinés, en partie, dans toutes les sections, dette recomposition a été plus faible en A' qu’en B', et comme la force coercitive est constante, la limite de recomposition a été la même partout et l'aimantation régulière en est devenue le résultat.

Aussi, par ce procédé qui a été soigneusement étudié par le docteur Bobinson, physicien écossais, il n’est possible d’aimanter régulièrement, même après un temps assez long, que des barreaux très-courts; quand la longueur devient un peu considérable, les barreaux acquièrent des pôles intermédiaires que nous avons déjà désignés sous le nom de points conséquents.

Un reconnaît, du reste, facilement la nature des pôles développés dans un barreau d’acier, eu se servant de l’aiguille mobile de la ligure 320. Un voit l'une des extrémités du barreau qui vient d’être aimanté, repousser le pôle boréal de l'aiguille : c'est l'extrémité boréale du barreau. Un reconnaît que l’autre extrémité du même barreau repousse l’autre pôle de l’aiguille : c’est donc l’extrémité australe.

Kl 2. Mrthodc de la nlmple touche avec friction». — Ull aimante beaucoup plus rapidement l’acier et on évite la production des points conséquents en frottant le barreau à aimanter avec l’une des extrémités d’un aimant puissant I) (/ù/. 3t3). Les frictions doivent toujours être faites dans le même sens; et, de temps à autre, il faut retourner le barreau pour soumettre également les différentes tiles de molécules à l'action du pôle excitateur. Quand ces frictions ont été réitérées un assez grand nombre de fois, le barreau d'acier esl aimanté à saturation, el toute friction nouvelle ne lui fait désormais rien gagner.

Le résultat linal est celui-ci : il reste sur le barreau d’acier, quand l’opération est terminée, un pôle B de nom contraire au pôle excitateur

MAGNÉTISME

ÔSi

dans le boni de ce barreau qui a été louché le dernier par l'aimant, et un pèle de même nom A, à l'autre extrémité, au point par lequel toutes les frictions ont commencé.

La théorie de l'aimantation est, dans ce cas, fort simple : en quelque point du barreau d’acier que soit placé le pôle actif, il fait apparailre audessous de lui un pôle d de nom contraire, et à chaque bout du barreau

un pôle a de même nom, du moins quand la longueur Alt n'est pas trop considérable. Lu d’autres termes, le pôle actif détermine, partout où il passe, la formation d'un point conséquent qu'il promène d'un bout du barreau à l'autre et qu'il laisse au point touché le dernier. Il suit de là, qu'à chaque nouvelle friction, le pôle appartenant au barreau II commence par détruire l’aimantation qu’il venait de déterminer, pour faire reparaître ensuite une aimantation nouvelle, qui (un serait tout d’abord porté à le croire) devrait avoir la même énergie que la première, et qui, en réalité, se trouve plus forte. Le renouvellement des frictions a-t-il pour résultat de soumettre à l’action de l'aimant un plus grand nombre de liles moléculaires? ou bien, par ces alternatives de décomposition et de recomposition des deux fluides, produit-on une sorte de mouvement vibratoire qui favorise l'aimantation ! Il serait difficile de décider actuellement cette question. Toujours est-il, que si on essaye la force du barreau que l'on aimante aux différentes époques de l'opération, on constate quelle va croissant avec le nombre des frictions jusqu'à une certaine limite qui dépend de la trempe du barreau et de l’énergie de l'aimant dont on s’est servi. On ne produit de points conséquents par la méthode de la simple touche qu’autant qu’on laisse le pôle excitateur eu contact plus prolongé avec certains points du barreau, ou bien qu’on relève ce pôle avant d’avoir atteint l’extrémité II.

813. méthode de i« touche »ep«ree. — Tous les autres procédés rentrant, quant à la théorie, dans celui de la simple touche, nous indiquerons simplement la manière d’opérer. Pour aimanter par la méthode de la touche séparée, ou appuie les extrémités de la lame d’acier que l'on

ITtUCÉUÈS D'AIMANTATION. 54;>

veut aimanter, sur les pôles opposés A et Lî tic deux aimants semblables II et L, dans une longueur de 3 centimètres environ. Ou porte ensuite les pôles A" et B" de deux autres aimants, inclines à 25“ sur l'horizon et qu'on tient à la main, juste au milieu du barreau, et ou les lait glisser à la fois, eu sens inverse l’un de l’autre, depuis le milieu jusqu’à l’extrémité correspondante ; ou renouvelle plusieurs Ibis les mêmes frictions, en opérant toujours de la même manière. Comme les pôles eu mouve-

ment sont de mêmes noms que ceux des aimants lixes qui supportent la tige à aimanter, ils conspirent les uns et les autres à développer la même polarité, et l’on trouve, à la lin de l’opération, les pôles A' et II' distribués dans la lame, comme il a été dit à propos du procédé de la simple louche.

SI i, Hii «le ta double louche. — La lame qu’on veut aimanter est placée horizontalement, comme dans le cas précédent, sur les extrémités A et B de deux aimants I) et C. Quant aux aimants mobiles, ou les place soit parallèlement l’un à l’autre, soit avec une inclinaison de ôtl°, au milieu de la lame, en séparant seulement leurs extrémités A' et B' par un prisme en buis, contre lequel elles s’appuient. Les deux aimants mobiles et le prisme de bois forment alors comme un système de forme invariable qu’on promène à la surface de la lame à aimanter, d’abord du milieu vers l’une des extrémités, celle de droite par exemple, puis de droite à gauche jusqu’au bout de la lame, ensuite de gauche à droite. On opère aussi des frictions alternativement en sens contraire, en ayant soin de terminer l’opération par une dernière friction exécutée de l’extrémité de gauche jusqu’au milieu, alin que toutes les sections de la lame aient été en contact, le même nombre de fois, avec les pôles actifs des aimants mobiles. La distribution des pôles dans la lame à aimanter est toujours facile à prévoir : ils sont de noms conlraii es, aux pôles les plus voisins des aimants lixes contre lesquels ils s’appuient. L’aimantation est beaucoup plus forte quand ou emploie la piéthode de la double touche, que lorsqu’on a recoure aux procédés déjà décrits; mais aussi les points conséquents se produisent plus fréquemment, à raison même de cette

:■*(’> m.NÉTISMt:.

aimantation énergique. Il y a, dans le cours de l'opération, une aorte tic réaction des pôles déjà formés sur les points voisins, réaction qui peut faire apparaître, eu ces points, des pôles intermédiaires.

81 î». llmauitntlon pur l'asllon de la (erre. — Si la terre agit comme un aimant, elle doit dèeoiiqmser, par influence, le fluide neutre dans le fer doux et l'acier, et provoquer ainsi leur aimantation. Cette conséquence tle la théorie est parfaitement vérifiée par l’expérience. Prenez une barre cylindrique de fer doux qui soit bien à l’état neutre, et pour le reconnaître, présentez chacune de ses extrémités au même pôle d'une aiguille de déclinaison, en ayant soin de maintenir celte barre perpendiculaire an plan du méridien magnétique. Si elle n'offre aucune trace d’aiiuaiilation, chacun de ses bouts devra attirer le pôle en question de l'aiguille mobile. L’état de neutralité étant reconnu, donnez à cette barre une direction parallèle à celle de l’aiguille d’inclinaison, de manière que les forces du couple terrestre agissent suivant l’axe du cylindre et puissent ainsi produire leur maximum d’effet; vous constaterez, à l'aide de la même aiguille de déclinaison, que, dans tous les cas, l'extrémité intérieure de la barre est un pôle austral et l’extrémité supérieure un pôle boréal. Retournez la barre bout pour bout, les pôles se porteront aussitôt d’une extrémité à l’autre, de manière à réaliser finalement le genre de polarité que nous venons d’indiquer. Colin, replacez la barre dans mie direction |ierpendiculaire au méridien magnétique; toute aimantation aura disparu.

Eu répétant les mêmes essais avec une tige d’acier on peut encore reconnaître qu’une aimantation est due à l’action de la terre, mais elle est très-lente à se produire, et une fois obtenue, elle se conserve. La différence observée, dans ce cas, entre le fer doux et l’acier doit être encore attribuée à l’intervention de la force coercitive.

Toutefois, il est jaissible de rendre durable cette aimantation du fer doux par l'influence du globe, il suffit de soumettre le métal, pendant que les lluides magnétiques \ sont maintenus séparés, à des actions mécaniques ou chimiques suffisamment énergiques. Ainsi, qu’au moment où la barre est parallèle à l’aiguille d'inclinaison, on la frappe à coups de marteau dans le sens de l'axe, ou bien qu'ou la passe à la libère, ou bien qu’on lui fasse subir une torsion, l'aimantation développée par le globe y persistera désormais. Le fer aura acquis, par le fait seul des ébranlements qui lui ont été communiqués, une force coercitive comparable à celle de l’acier. Ces résultats remarquables expliquent plusieurs laits depuis longtemps connus ; les ciseaux à froid dont se servent les

l'imaMs If AIMANTATION.

serruriers |>«nr percer des Irons d.'iiis la tôle sonl loiijotirs aimantés cl li'tir pôle austral correspond à la poinle. Cela lient à ce qu'étant frappés par le marteau an moment où ils sont à peu près verticaux, et par suite dans une direction peu différente de celle de la force magnétique terrestre, ils ont conservé l'aimantation que l'influence du globe a déterminée. (l'est pour le même motif que les croix de fer, les tiges de paratonnerre qui sont demeurées longtemps implantées au sommet des édifices, finissent par acquérir un magnétisme persistant.

81 ti. llrmn*tniHT» qui Influent sur le degré d'nlmnntution de

racler. — l,c degré de trempe qu’on donne à l’acier a la, plus grande influence sur l'aimantation qu'il peut recevoir. On a beau employer, dans le Iml de décomposer le fluide magnétique neutre dans ee métal, des barreaux d’une grande puissance, ou aura tout d'abord, il est vrai, une plus grande énergie, mais peu à peu les fluides magnétiques se recombineront partiellement, et l’on n’obtiendra jamais linalcnieiil, avec nu même acier, qu’un même degré de force qu’il sera impossible de dépasser et qui correspond à ce qu'on a nommé avec raison le point de saturation. Le résultat obtenu dépend donc, et de la nature chimique du métal employé, et de sa structure physique; c’est celle dernière propriété qui se trouve surtout modifiée dans l'acier par le degré de trempe. Les expériences de Coulomb l’ont conduit à admettre que ce n’est pas la trempe la plus forte qui favorise l'aimantation la plus énergique. Le maximum de puissance peut être atteint, lorsque l'acier est recuit jusqu'au rouge sombre.

817. Armure» tir» aininm». — Dans tous les ailliaills, que soit leur forme, le magnétisme libre tend à disparaître peu à peu sous l'influence de ‘causes étrangères: I" l’élévation de température; '1" l’influence de la terre, alors qui1 l’aimant occupe une position telle qu'il tendrait à prendre, sous cette influence, une polarité inverse de celle qu’il possède effectivement ; 3" la proximité d'autres aimants. Un remédie, du moins eu partie, à ces causes d’affaiblisscmcnl,

«■il adaptant aux barreaux dont on veut conserver la puissance magnétique des armures en fer doux. Il se développe dans celles-ci des pôles «le noms contraires à ceux de l’aimailt; ces pôles agissent, par attraction, d'une manière continue sur ceux du barreau aimanté et s’opposent à la recomposition mutuelle des fluides (pii y sont accumulés.

Dans certains cas, ou emploie ces armures pour porter un poids {/iij.

le que

MAtiM.TISMK

cl permettre d'estimer ainsi la puissance d’un aimant; |H»ur augmenter alors la force jxirtalioe de l'aimant, ou le recourbe eu fer à cheval. Mais il se présente ici un fait curieux. L'armure étant fixée à l'aimant, il y a tout d'abord une limite de charge i|u'on ne peut dépasser. Mais, le lendemain, il est possible d'y ajouter un poids additionnel; le jour suivant , de même, et ainsi de suite, jusqu'à une certaine charge, sans que l'armure se détache. Mais une fois celle-ci détachée, l'aimant ne peut plus porter qu’une charge beaucoup moindre que la charge linalc.