CHAPITRE II

De V action magnétique de la terre.

299. Direction des aimans. — Déclinaison.— Inclinaison. — Une aiguille aimantée, suspendue horizontalement par un fil de soie , ou posée sur un pivot , n’est pas en équilibre dans toutes les positions , comme serait une aiguille sans magnétisme ; mais elle prend une direction déterminée vers un point de l’horizon , et si on l’en écarte , elle y revient par une série d’oscillations plus ou moins rapides. Ea force qui la rappelle est une force magnétique , car une aiguille non aimantée n’éprouve rien de pareil. Au premier instant , on pourrait supposer que cette direction n’est qu un phénomène local qui dépend peut-être de quelques masses de fer ou de quelques aimans situés dans le voisinage; car il ne faut en effet qu’une aiguille h coudre ou un bout de fil de fer pour attirer l’aiguille aimantée hors de cette position et pour la maintenir dans une autre, et rien ne s’oppose à ce que des masses plus fortes , agissant de plus loin , ne la sollicitent et ne la dirigent dans un sens déterminé. Mais ce phénomène se répété partout. Les voyageurs ont porté l’aiguille aimantée dans toutes les contrées de la terre , et il n’est pas un lieu où elle ne prenne une direction fixe , à laquelle elle revient sans cesse lorsqu’on l’en écarte. Dans les réglons polaires comme dans celles de 1 équateur , au sommet des plus hautes montagnes comme dans les mines les plus profondes , partout l’aiguille aimantée jouit de cette propriété remarquable. Il y a donc une force magnétique qui fait sentir ses effets dans tous les points du globe ter-

DU MAGNl'TISMK. - cnAI*. M. Il

rcsU'c ; car une action directrice est nécessairement relative , comme sont toutes les actions à distance ; et un corps ne peut pas plus se diriger par lui-même que se mouvoir par lui-même. Dans un cas comme dans l’autre , il y a hors de lui une force qui le sollicite.

Nous pouvons reconnaître, par une expérience facile , que cette force a le caractère essentiel de la force qui émane d’un aimant et non pas de celle qui émane d’une masse de fer; car si l’on renverse les pôles de l’aiguille en la retournant Ifout à bout, elle n’est plus en équilibre dans cette nouvelle position; elle fait une pirouette, et décrit d’un côté ou de l’autre toute la demi-circonférence qui l’écarte de sa direction primitive. Donc la force directrice distingue les pôles , et , semblable aux aimans , elle agit par attraction sur l’un et par répulsion sur l’autre , taudis que le fer attire l’un ou l’autre, sans distinction, et avec la même énergie.

Où se trouve le centre de cette action magnétique , si universellement répandue sur tous les points de la terre? C’est une question qui paraît diflicile b résoudre, et qui fut autrefois un grand sujet de discussion parmi les physiciens. Les uns mettaient, avec Cardan, le siège de cette force dans une petite étoile qui forme la queue de la grande ourse; les autres le plaçaient au pôle du zodiaque ; et même il y en eut qui, trouvant sans doute le ciel trop étroit. Imaginaient par delà les deux et les étoiles un centre attractif d’où arrivait h la terre la force qui dirige les aimans. Mais Gilbert, le premier fondateur de la science du magnétisme et de l’électricité, mit un terme à toutes ces vaines hypothèses en démontrant , autant qu’on pouvait le faire à son époque, que le globe de la terre est magnétique, et que c’est son action qui dirige l’aiguille aimantée (i).

(l) Gilhcrt écrivait vers la fiti do scizièine siècle, et son Traité de 3Jfij>ielc ma^nctichque corpoiibus , ecma^no ma^ncte tellure , est un vr^i

a 2 LIVRE TROISIEME.

En discutant les observations qui ont été faites dans les différens climats , nous serons en effet conduits , par leur ensemble, à regarder la terre comme un vaste aimant, ayant sa ligne moyenne située vers l’équateur, et ses pôles situés près des pôles de rotation. Tellement que le globe entier, roulé dans la limaille , nous offrirait à peu près l’apparence des aimans dont nous avons parlé dans le n® aqi et dans les figures 1 et 2. Ainsi, par rapport au magnétisme, la terre a aussi deux régions , l’une australe et l’autre boréale ; mais elles ne coïncident pas avec les régions astronomiques de même dénomination , parce que la ligne moyenne qui les sépare ne coïncide pas exactement avec l’équateur astronomique. Cependant on en tire un moyen de caractériser et de définir chacun des fluides magnétiques; on appelle fluide boréal celui qui domine dans la région boréale de la terre, et fluide austral celui qui domine dans la région australe ; et puisque ce sont les fluides de nom contraire qui s’attirent , il en résulte que c’est le pôle austral d’une aiguille qui SC dirige vers le nord et son pôle boréal vers le sud.

Dans le même lieu les aiguilles aimantées qui sont assez distantes pour ne pas réagir l’une sur l’autre prennent des directions sensiblement parallèles; mais sur des points delà terre qui sont éloignés de quelques degrés en longitude ou en latitude, ce parallélisme n’existe plus; il importe par conséquent de pouvoir définir la direction de l’aiguille ai-

inodèle d’invention et de sagacité : voici ce qu’il dit au troisième livre de cet ouvrage, ch. i, pag. n6 de l’édition de 1628, en parlant des aiguilles qui se dirigent ; A’unc a>ero harnm renun causes et admirabiles efjicientiœ , antea conspicuœ , sed non demonstratœ , nobis aperiendœ sunt. De hisce conversionibus qui ante nos scripserunt omnes, tam breviter, tam jejune et ancipit! judicio , opiniones suas tradidemnt , ut nemini vix unquam persuatlere , nedum ipsis satisfacere passe videantur , et a prudentioribus , omnes eorum ratiuncuIcE , tanquam inutiles , incertæ , et absurdes, nullis démonstrationibus aut argumentis suffultœ , rejiciuntur, unde et neglecta magis incomprekensa exulavit meignetica scientia.

Dü MAGJflÎTISME. — CHAP. H. 2 3

manlcc, c’cst-ù-dire de pouvoir la rapporter à des lignes connues et invariables , afin de reconnaître dans le même lieu, 1® quels sont les changemens que cette direction éprouve avec le temps , et , 2® quels sont les rapports qui existent entre les directions que l’on observe dans les lieux différens. Voici à cet égard quelques définitions géométriques qu’il importe de bien saisir.

Le méridien magnétique est le plan qui passe par le centre de la terre et par la direction de l’aiguille horizontale , ou simplement la trace que ferait ce plan sur la surface de la terre. On sait que le méridien terrestre ou le méridien astronomique d’un lieu est le plan qui passe par ce lieu et par l’axe de la terre, et que la ligne méridienne, ou simplement la méridienne , est la trace ce plan sur la surface terrestre. Le méridien magnétique et le méridien astronomique sont deux plans verticaux, puisqu’ils passent l’un et l’autre par le centre de la terre , ou plutôt par la verticale du lieu pour lequel on les considère; mais ces deux plans verticaux peuvent faire entre eux un angle plus ou moins grand.

La déclinaison de l’aiguille aimantée est dans chaque lieu l’angle que fait le méridien magnétique avec le méridien astronomique , ou , ce qui revient au même , l’angle que la direction de l’aiguille horizontale fait avec la méridienne. La déclinaison est orientale quand le pôle austral de l’aiguille passe à l’est de la méridienne, et occidentale quand il passe à l’ouest. Par exemple, sn {Fig. ii) est la méridienne de l’Observatoire de Paris, et ab la direction de l’aiguille horizontale au même lieu; la déclinaison est occidentale, et se trouve h présent d’environ 22®, car nous verrons qu’elle change avec le temps. Il y a des lieux sur la la terre où l’aiguille se dirige exactement suivant la méridienne : pour ces lieux la déclinaison est nulle, et l’ensemble des points successifs dans lesquels ce phénomène se présente fornae ce qu’on appelle des lignes sans déclinaison.

Nous verrons que d’un pôle à l’autre il existe au moins deux lignes sans déclinaison , qui traversent les mers et les continens dans des directions tout-h-fait sinueuses et irrégulières.

Tout appareil propre h observer la déclinaison s’appelle boussole de déclinaison. Dans nos climats et presque par toute la terre , l’aiguille de déclinaison se rapprochant plus des points cardinaux du nord et du sud que de l’est et de l’ouest , on dit communément qu’elle se dirige vers le nord.

inclinaison est l’angle que fait avec l’horizon une aiguille qui peut se mouvoir librement autour de son centre de gravité dans le plan vertical du méridien magnétique. Concevons une aiguille acb {Fig. i5) mobile autour d’un axe central c , et pouvant parcourir toute une circonférence dans le plan vertical z c ii ; si ce plan de rotation coïncide avec le méridien magnétique, l’angle acii sera l’inclinaison du lieu. A Paris, l’inclinaison est d’environ 70^^, et c’est le pôle austral qui plonge au dessous de l’horizon. L’aiguille , il est vrai , fait avec l’horizon quatre angles , qui sont égaux, deux h deux; mais on convient toujours de prendre pour l’inclinaison le plus petit des deux angles qu’elle forme , et même pour fixer les idées, le plus petit des angles que forme sa moitié inférieure ; ainsi l’inclinaison est toujours plus petite que 90^.

Les appareils propres h observer l’inclinaison s’appellent boussoles d' inclinaison.

Si, par exemple, on part de Paris avec un appareil de cette nature pour s’avancer vers le pôle boréal de la terre , on observe que l’inclinaison augmente en meme temps que la latitude , et les voyageurs qui , au milieu des glaces , ont pénétré jusqu’aux régions polaires , ont trouvé des inclinaisons très-voisines de 90“; c’est-à-dire que là l’aiguille d’inclinaison se redresse et s’approche de la verticale, il y a donc dans ces parages certains peints où l’aiguille

DU MAGNÉTISME.' ‘ — CIIAP. H. aS

d’inclinaison doit coïncider exactement avec le fil à plomb : jusqu’à présent aucun voyageur n’a pu dresser ses appareils et faire ses expériences dans ces points précis , que l’on appelle par analogie les pôles magnétiques de la terre ; mais on sait cependant , d’une manière certaine , que les pôles magnétiques sont h plusieurs centaines de lieues du pôle de rotation , et tout annonce qu’il y en a deux dans l’hémisphère boréal.

Au contraire , si l’on part de Paris pour s’avancer vers le pôle austral de la terre, l’inclinaison diminue avec la latitude. Enfin , lorsqu’on arrive dans la zône équatoriale , on trouve un certain point où l’inclinaison est tout-à-fait nulle , c’est-à-dire où l’aiguille d’inclinaison est exactement horizontale. En passant outre , on retrouve une autre inclinaison; mais alors, c’est le pôle boréal de l’aiguille qui plonge au dessous de l’horizon, et qui plonge de plus en plus à mesure que la latitude australe augmente. Il y a donc vers le pôle austral de la terre d’autres points où l’aiguille d’inclinaison se relèverait exactement dans la direction du fil à plomb, son pôle boréal en bas et son pôle austral vers le zénith , et ces points , dont la position précise est encore Inconnue , sont les autres pôles magnétiques de la terre; tout annonce qu’il y en a deux au midi comme au nord.

Quel que soit le méridien sur lequel on traverse la zône équatoriale, on trouve toujours un point où l’aiguille est horizontale, et la série de ces points sans inclinaison forme autour de la terre une courbe que l’on appelle V équateur magnétique. Cette courbe est régulière dans une partie de son cours , et alors elle suit très-sensiblement la direction d’un grand cercle qui serait incliné à l’équateur terrestre , de 1 2° à i3“, et qui le couperait d’une part , à l’ouest de la côte occidentale d’Amérique, vers l’ile Galego, et d’une autre part vers la côte occidentale d’Afrique , en s’inclinant du côté du sud, dans la partie de l’Océan atlantique qui sépare ces deux points ; mais des observations répétées

indiquent en même temps que l’équaleur magnétique éprouve dans la mer du Sud , entre les îles Sandwich et les îles des Amis , des sinuosités nombreuses dont il est difficile de rendre compte.

3oo. Points d' application de la force wagnétique de la terre. — Puisque la force magnétique de la terre agit à la manière des aimans , pour diriger l’aiguille aimantée , il est certain qu’elle attire l’un des pôles et qu’eHe repousse l’autre; car c’est une loi générale du magnétisme, que si une force n’agit pas indifféremment sur les deux pôles comme le fait le fer doux, elle agit toujours sur l’un d’eux par attraction, et sur l’autre par répulsion. Or, sans rien savoir sur cette force magnétique terrestre , il suffit de remarquer qu’elle est une force universelle agissant dans tous les points du globe , pour conclure que son siège ou plutôt son centre d’vaction est à une distance infinie , par rapport aux dimensions des aiguilles ou des aimans qui servent à nos expériences , et que par conséquent elle peut , sans erreur , être considérée comme parallèle h elle-même, dans toute l’étendue de ces corps. Par l’action qu’elle exerce sur toutes les molécules de fluide austral qui sont répandues d’un côté de la ligne moyenne d’un aimant , elle compose donc un système de forces parallèles entre elles ; et par l’action qu’elle exerce sur toutes les molécules du fluide boréal qui sont répandues de l’autre côté de la ligne moyenne, elle compose un autre système de forces parallèles entre elles et parallèles aux premières.

Ces deux systèmes , l’un attractif et l’autre répulsif, donnent naissance chacun à une résultante unique , dont on peut déterminer la direction, l’intensité et le point d’application , d’après les principes que nous avons posés (21 et 22 ).

i“. Pour la direction. Chaque résultante étant parallèle aux composantes qui la produisent, on voit que nos deux résultantes sont parallèles entre elles , et qu’ainsi toute

Dü MàGNl^TISMÊ. - CHAP. II. 27

l’action magnétique de la terre se réduit h un système da deux jorces parallèles et opposées.

2°. Pour l'intensité. Chaque résultante étant égale à la somme des composantes qui la produisent , on voit que nos deux résultantes seront toujours égales en intensité , si dans un aimant quelconque la quantité de fluide austral est toujours égale à la quantité de fluide boréal. Or, le développement du magnétisme n’étant que la séparation de ces fluides contraires , et chacun d’eux restant enfermé dans la substance de l’aimant san*en pouvoir sortir , il est évident que cette condition est toujours remplie, et que la résultante australe est toujours de même intensité que la résultante boréale. Les deux résultantes étant parallèles , opposées et égales , elles forment donc un couple , dont l’intensité est dépendante à la fois , de la vigueur de l’almaat , et de l’énergie de la force magnétique de là terre.

Celle vérité fondamentale : qu’un aimant éprouve de la part de la terre une répulsion et une attraction qui sont toujours égales, et qu’il est par conséquent toujours dirigé sans être jamais ni attiré ni repoussé, peut être confirmée par deux expériences curieuses. La première consiste îi peser une aiguille avant de l’aimanter , et de la peser ensuite après lui avoir donné toute la puissance magnétique qu’elle peut recevoir; l’égalité absolue de ces deux pesées successives est une preuve que la force terrestre ne donne lieu à aucune résultante verticale , car une telle résultante produirait une augmentation de poids si elle agissait de haut en bas , et une diminution si elle agissait de bas en haut.

La seconde expérience fait voir qu’il n’y a pas non plus de résultante horizontale : elle consiste à faire flotter une aiguille aimantée sur la surface de l’eau , en la posant sur un léger morceau de liège qui u’offre que peu de résistance au mouvement. S’il y avait une résultante horizontale , elle entraînerait l’appareil toujours dans le même sens jusqu’à la rencontre d’un obstacle qui fût capable de l’arrêter ;

mais on n’observe aucun mouvement de cette espèce, l’aiguille se dirige , et une fois qu’elle est dirigée , elle reste en repos au milieu de la surface liquide sans éprouver la moindre tendance d’un côté ou de l’autre.

L’absence de tout mouvement de translation , et par conséquent de toute résultante dans le sens horizontal , peut encore se démontrer par un appareil plus délicat. On suspend à un fd sans torsion une bande de carton ou une petite planchette très-légère ( Fig. 7 ) ; quand l’équilibre est établi , la planchette étant bien#iorizontale , on pose d’un côté une aiguille aimantée ab, et de l’autre un petit contrepoids P pour conserver le niveau , et l’on observe que l’aiguille se place toujours dans le méridien magnétique. Or, s’il y avait une force horizontale , quelque petite qu’elle fut , elle ferait tourner le levier autour du fd de suspension , et l’aiguille , suspendue de cette manière , ne pourrait plus prendre la direction qu’elle prend lorsqu’elle est directement posée sur un pivot ou suspendue par son centre de gravité.

5". Pour le point, d' application .J^es points d’application des deux résultantes magnétiques de la terre ou du couple terrestre , ne peuvent être déterminés dans un aimant que lorsqu’on connaît la distribution du magnétisme de part et d’autre de sa ligne moyenne. Les aiguilles dont on se sert dans les expériences sont en général symétriques par rapport à un axe longitudinal et par rapport h un plan transversal , car elles ont presque toujours la forme d’un cylindre, ou d’un prisme, ou d’un losange très-allongé, ou quelque autre forme analogue; et quand l’aimantation est régulière, la ligne moyenne la divisa en deux parties égales , et dans chaque moitié les fluidés contraires se trouvent distribués exactement de la même manière. Dans cette hypothèse, il est évident que les points d’application des deux résidtantes terrestres se trouvent sur l’axe de figure et à la même distance des extrémités de l’aiguille; c’est-à-dire

PU iMAGNÉTISME. - CHAP. H. 2Q

qu’ils sont cux-mêuies symétriquement placés par rapport h la ligne moyenne; voilà ce qui regarde leur position relative.

Quant à leur position absolue nous no la déterminerons que dans l’un des chapitres suivans; nous nous contenterons de remarquer ici que, dans tous les cas, l’intensité magnétique augmentant h mesure que l’on s’éloigne de la ligne moyenne , le point d’application de chaque résultante est plus près des extrémités de l’aiguille que de son milieu.

Ces deux points d’application des résultantes terrestres s’appellent les deux pôles de l’aimant; dans ce sens les pôles sont à l’égard du magnétisme ce qu’est le centre de gravité à l’égard de la pesanteur. La ligne qui joint les pôles s’appelle Vaxe de l’aimant. Dans la supposition que nous avons faite d’une aimantation parfaitement régulière , l’axe magnétique coïnciderait avec l’axe défiguré; mais dans la pratique il se présente toujours quelque cause accidentelle qui dérange ces conditions mathématiques ; et comme la direction d’un aimant ou d’une aiguille est la direction de son axe magnétique , il ne faudrait pas prendre pour elle la direction de l’axe de figure. Il importe d’écarter cette cause d’erreur, et l’on y parvient par la méthode suivante , que l’on appelle la méthode du retournement.

Soit une aiguille horizontale Ein , e' m' ( Fi^. i4) , dont les pôles sont irrégulièrement placés , l’un en a , l’autre en B ; dans sa position d’équilibre, son axe ôq figure a a' fera, par exemple , avec la ligne méridienne du lieu un angle a c N , tandis que son axe magnétique fait un angle a K rc ; si l’on retourne les faces sans en retourner les pôles, et qu’on l’abandonne de nouveau à elle-même , elle s’arrêtera dans la position e, k'j , de manière que l’axe a, b, soit parallèle à AB, car telle est la condition d’équilibre; alors l’axe de figure a I fait avec la méridienne un angle Ai c N beaucoup plus grand que tout à l’heure , tandis que l’axe magnétique fait le même angle; et il est facile de voir que la

moyenne des ongle a cn et c N est préclséoiont l’angle MC N, c’est-à-dire la déclinaison cherchée. C’est ainsi qu’il faut toujours observer la déclinaison , par la méthode du retournement, sous peine de commettre des erreurs qui s’élèvent ordinairement à plusieurs degrés.

La direction de la force magnétique de la terre est maintenant facile à définir et à trouver , car elle est donnée par l’aiguille d’inclinaison. En effet , quand cette force agit seule sur une aiguille , elle ne peut la laisser en repos qu’aprèsen avoir amené l’axe ou la ligne des pôles dans sa propre direction; et, pour qu’elle agisse seule sans être combattue ni par la pesanteur ni par aucune résistance , il faut que l’aiguille soit suspendue par son centre de gravité , et qu’elle puisse se mouvoir dans le plan du couple , double condition qui se trouve remplie dans la boussole d’inclinaison , lorsqu’elle est bien faite et lorsqu’elle est exactement tournée dans le plan du méridien magnétique. Nous allons nous occuper des instrumens qui servent à observer la direction horizontale et la direction vraie de la force terrestre , et de toutes les précautions qui sont nécessaires pour écarter les causes d’erreur qui se présentent dans ces observations délicates.

3oi. Boussole de déclinaison. — Cet instrument est rci^résenté dans les ^Figures i6, 17, so et 21.

Së l’aiguille de la boussole; ses pôles sont

en a et ; vers son centre elle est percée d’une ouverture t de 7 h 8 millimètres de diamètre, afin qu’elle puisse facilement être soumise à la méthode du retournement : elle est équilibrée d’ elle-même sans contre-poids , et par conséquent elle ne pourrait plus se tenir horizontale si elle était désaimantée.

cc' [Fig. 20) est une coupe de la chape en agate. Cette pièce doit être travaillée avec un grand soin , surtout h son sommet intérieur, où est la petite surface courbe qui doit reposer sur la pointe du pivot /^, cl h son

DU MAGNÉTISME. - Cil AP. II. 3 I

conloiir extérieur , où vient s’ajuster l’ouverture centrale de l’aiguille.

Le pivot jp a sa pointe travaillée sous un angle de la U 20°. [Voyez Coulomb, sur le Frottement des Pivots, Itlém. del’Inst., t. III.) L anneau aû! est destiné ù soulever la chape de l’aiguille , soit pour décharger le pivot quand l’appareil n’est pas en expérience, soit pour arrêter des oscillations d’une trop grande amplitude. La tige de cet anneau se prolonge jusqu’à l’extérieur de la boîte, où elle s’ajuste à un bouton qui l’élève ou qui l’abaisse h volonté.

La Figure 1 7 représente la coupe de la boussole ,

go’ est l’aiguille;

(IcV un cercle divisé sur lequel on lit la division correspondante aux extrémités de l’aiguille;

hV le bord de la boîte, qui est en cuivre rouge , comme tout le reste de l’appareil; *

vv le verre qui ferme la boîte , pour éviter l’agitation de Pair ;

xy un axe solide qui fait corps avec le fond de la boîte , et qui peut tourner sur son extrémité conique inférieure dans une petite cavité de la vis

Cette rotation emporte l’axe , la boîte et toutes les pièces adhérentes. Mais en meme temps le pied de l’instrument reste fixe, ainsi que le cylindre IV qui enveloppe l’axe xy, et qui est destiné, au moyen de six rayons tels que oreXo'r' , à porter le cercle divisé zz , que l’on appelle cercle azi~ luulhal.

Deux nonius , diamétralement opposés , dont l’en est représenté en nn' ( Fig. 1 6 ) sont fixés sur le bord de la boîte pour tourner avec elle , et pour marquer de quel angle elle tourne soit en partant du zéro, soit en partant d’une division donnée du cercle azimuthal.

Les vis calantes vv' servent à rendre l’appareil horizontal au moyen du niveau n>'.

ht' ( Fig, 16 ) est une lunette ; elle est portée sur un axe

de rotation aa^ parallèle au cercle des aziniulhs , et dont le milieu est dans la verticale du pivot. On remplit celte condition au moyen des petites vis qui terminent le montant m’ . Dans son mouvement de rotation , la lunette emporte un nonlus zuA {Hg. 16) qui parcourt l’arc divisé dd' , et qui donne immédiatement l’angle du rayon visuel avec l’horizon.

Pour observer la déclinaison au moyen de cet instrument , on le dispose horizontalement , on fait tourner la boîte pour amener dans le champ de la lunette un astre connu dont on observe la hauteur ; en même temps on Ht la division correspondante du cercle de l’aiguille et celle du cercle des azimuths , ce qui donne l’angle du méridien magnétique avec le vertical de l’astre au moment de l’observation. Il reste ensuite à trouver, par les méthodes astronomiques, l’angle vertical de l’astre .avee le méridien du Heu pour en déduire la déclinaison. Si l’aiguille de la boussole n’est pas éprouvée d’avance , et si l’on ne connaît pas sur elle l’influence du retournement , il est nécessaire de faire une seconde observation après l’avoir retournée, comme nous l’avons dit précédemment (3oo).

Pour donner une idée des changemens qu’éprouvent la déclinaison , nous rassemblerons , dans le tableau suivant , les observations qui ont été faites h Paris î» dilTérentes époques.

TalLeau des déclinaisons observées à Pans.

Année i58o . ii^So' est.

1618 . 8 id.

iGj8 . ^ . I 3o ouest.

1^00 . 810 id.

1JG7 . 19 16

1^8 J . ig 55 <V/.

1785 . ‘Il 00 id,

i8o5 . 22 5 id.

181 3 . 22 28 iV/.

181 4 . . 34 îV.

1816, 12 oct. , 3 heures après midi , 22 25 id.

1817, 10 fév., 1 heure après midi, 22 19 id.

1818, i5 oct., 2 heures après midi , 22 22 id.

1819, 22 avril, 2 heures après midi , 22 29 id.

1822 , g oct., midi . 22 ii «V/.

1823, 21 nov. . 22 23 jW.

1824, i5 juin, I heure après midi, 22 23 id.

1825, 18 août, midi . 22 22 i</.

On voit , i“. que , depuis i58o , la déclinaison a varié dê plus de 5o“;

2". Que c’est en i665 qu’elle a été nulle;

5°. Que sa marche a été sensiblement progressive vers l’ouest depuis les premières observations jusqu’en 1820;

4“. Que , depuis cette époque , elle semble éprouver un mouvement rétrograde vers l’orient.

34 LIVÎtE TROISIÈME.

Il importe de consigner exactement les époques des observations, car l’heure du jour a même une influence sur les résultats.

La boussole marine ou compas de variation n’est autre chose qu’une boussole de déclinaison; seulement elle est suspendue de manière à se maintenir, au milieu de l’agitation de la mer, dans une situation sensiblement borizontale. Les figures i8 et 22 représentent une vue et une coupe de cet instrument.

hh' bords de la boîte dont le fond est Qnff .

V y verre qui la ferme.

P y pivot qui peut être élevé ou abaissé au moyen de la vis w.

gg’ , aiguille dont la chape est en c.

rd, feuille mince de papier doublée d’une feuille de talc ou de quelque autre substance légère et rigide. Ces feuilles forment ce qu’on appelle la rose des vents ; elles sont attachées ou collées l’aiguille pour se mouvoir avec elle. La rose est un cercle dont le centre est dans la verticale du pivot , et dont la circonférence porte à la fois des divisions en degrés , et les signes des vents.

pp'y deux pinnules,la première ayant une fente étroite, et la seconde , une large fente au milieu de laquelle on suspend un petit fil à plomb.

M , miroir à faces bien parallèles , incliné de 55”, ayant à peu près la largeur de la pinnule oculaire p. La petite bande du miroir qui correspond h la fente de cette pinnule est désétamée dans sa partie supérieure seulement , pour que l’observateur puisse , au travers de la glace , viser au fil de la pinnule p\

O , position de l’œil au moment de l’observation. Au moyen des deux pinnules , on vise h un astre , ou à un objet situé dans l’horizon , ou élevé de i5 ou 20". En même tempi on voit , par réflexion sur le miroir , en i une portion de h lige de foi f qui est peinte en noir sur le bord intérieur d(

la boîte , et en i* la division de la rose qui se trouve vis-à-vis la ligne de foi , c’est-h-dire dans le plan vertical du pivot et des fentes des pinnules.

De cette manière on connaît d’un seul coup d’œil l’angle de l’aiguille ou du méridien magnétique , avec le plan vertical de r.astre ou de l’objet. Il reste à déterminer par les moyens connus l’angle de ce dernier plan , avec le méridien astronomique du lieu , pour en déduire la déclinaison. Tout l’instrument est porté sur une ^traverse tt' (Fig.

) 8 ) qui se visse , au moyen de la plaque p , sur un pied , où elle peut tourner librement. Un cercle fixe ce' est porté sur cette traverse ; un cercle intérieur cc' repose sur le premier, et tourne sur l’axe jcx'; enfin la boîte elle-même est portée par ce cercle mobile , et tourne sur lui , au moyen de l’axe zz qui est perpendiculaire \xx'. C’est par ces deux mouvemens rectangulaires que la boîte conserve son horizontalité ; ils constituent ce qu’on appelle la suspension de Cardan,

La boussole a été en usage chez les Chinois long- temps avant d’être connue en Europe. On peut conclure de plusieurs documens authentiques, rapportés dans la Description de l’empire de la Chine de Duhalde, que plus de mille ans avant Jésus-Christ les Chinois se servaient de la boussole pour se diriger sur les continens. On a supposé que Marco Pdolo nous avait apporté cette invention : mais ce voyageur célèbre, qui connut si bien la Chine, ne fut de retour en Europe qu’en 1 296 ; et il est parlé de la boussole dès 1180, dans les vers de Guyot de Provins, et dès 12G6 dans l’histoire de Norwége. On s’accorde en général à regarder les Melphitains comme les premiers inventeurs de la boussole européenne ; et il paraît constant que son usage ne fut un peu répandu que vers l’an 1 3oo.

Ou croyait, dans les premiers temps, que l’aiguille aimantée se tournait directement au nord dans tous les lieux de la terre ; et l’on rapporte que Colomb fut très-étonné

d’observer une déclinaison en 1492 , lorsqu’il parcourait l’Océan pour aller découvrir le Nouveau- Monde. Il paraît que Cabot, de Venise, qui devint grand-pilote d’Angleterre, fit des observations analogues vers l’an 1 5oo.

Le fait de la déclinaison une fois connu , il fallait découvrir les variations qu’elle éprouve lorsqu’on passe d’un lieu à l’autre. Les premières tables un peu précises qui constatent ce phénomène important furent dressées en iSgq par les navigateui's hollandais , d’après les ordres du prince eNassau.

Enfin , le changement de la déclinaison dans fc même lieu fut découvert , en 1622 , par Gunter, professeur au collège de Gresham : il trouva à Londres une déclinaison orientale de G® i5'; taudis qu’elle avait été trouvée de 1 1° i5' aussi à l’orient , en i.58o , par Robert Norman , le même qui découvrit l’inclinaison en 1576.,

5o2. Boussole d inclincfison. — Elle est représentée dans les figures 24, 25 , 2G et 27.

La figure 2 5 représente l’aiguille d’inclinaison vue sur sa largeur , et la figure 2G la représente vue sur son épaisseur. Les sections s, s', s", donnent une idée de sa forme.

ee' est une sorte de virole ou d’anneau en cuivre qui s’ajuste, à frottement très -dur , vers le milieu de la longueur de l’aiguille; il porte un axe en cuivre cc', terminé par de petits cylindres d’acier poli a et d , qui forment l’axe de rotation. L’axe mathématique ad de ces deux cylindres doit passer par le centre de gravité de l’aiguille : on essaie d’atteindre cette condition, ou du moins d’en approcher le plus possible , en plaçant l’anneau convenablement et en fusant mouvoir les vis latérales vv ( Fig. 20 ).

L’aiguille est en place dans la figure 24 ; le rectangle sur lequel elle repose est une pièce Importante de la boussole. On le volt plus en grand et avec plus de détails dans la figure 27 , qui ne contient que l’un de ses côtés. Il se com-

pose d’une Iraversc fixe tt' qui porte le couteau d’agate pp', et d’une autre traverse mm' , mobile autour de l’axe a. Celleci porte une fourchette f qui soulève l’axe de l’aiguille quand on ne veut plus qu’elle repose sur le couteau d’agate , et d’une pièce d’arrêt n qui empêche l’axe de glisser sur la fourchette. Cet ajustement est combiné pour que l’axe de l’aiguille se trouve exactement au centre du limbe d’inclinaison ll' ( Fig. 24 ) » perpendiculaire è son plan dès qu’on abaisse la fourchette pour commencer l’observation.

Le limbe ll' repose perpendiculairement sur une plaque solide i>p', qui porte aussi les montons du rectangle , une cage en verre cc' et un niveau kx'. Tout ce système est mobile autour d’un axe vertical xx' . qui passe par le centre du cercle ll', et par conséquent par le centre de gravité de laiguillc. Un nonius nn' , attaché à la plaque pp', parcourt le cercle azlmuthal zz' pour marquer à chaque instant sur ce plan les angles décrits par le limbe vertical.

Pour observer l’inclinaison avec cet instrument, quand on connaît déjh la déclinaison ou la direction du méridien magnétique , ou met le limbe vertical dans cette direction , et l’aiguille vient d’ellc-même se placer suivant la ligne d’inclinaison ; si l’on ne veut pas attendre qu’elle soit en repos , on prend le milieu des petites oscillations qu’elle fait avant de s’arrêter. Après ce premier résultat, on retourne les faces de l’aiguille sans en retourner les pôles , afin de corriger par ce retournement les erreurs qui pourraient provenir soit de l’irrégularité de l’aimantation , soit de l’cxcentrlcilé du centre de gravité j mais ces deux causes d’erreur n’étant par là qu’imparfaitement compensées , il est nécessaire de faire deux autres obsei'vations pareilles , après avoir renversé les pôles de l’aiguille en l’aimantant en sens contraire. C’est la moyenne de ces quatre résultats qui donne l’inclinaison.

On peut facilement se dispenser de déterminer d’avance la déclinaison. En effet , le couple terrestre étant contenu

LIYKE TROISIÈME.

dans le plan du méridien magnétique , l’aiguille n’est jamais sollicitée à sortir de ce plan , et par conséquent elle doit se diriger verticalement quand on l’oblige à se mouvoir dans un plan vertical perpendiculaire à ce méridien. Réciproquement, si l’on tourne le limbe de la boussole jusqu’à ce que l’aiguille soit verticale, on peut être assuré qu’il est alors perpendiculaire à l’aiguille de déclinaison, et il suffit de lui faire décrire, à partir de là, 90° sur le cercle azimuthal pour l’amener dans le méridien magnétique. On pourrait encore , pour plus de simplicité, chercher par quelques tâtonnemens l’azimuth du limbe qui donne le minimum d’inclinaison ; ce minimum est l’inclinaison du lieu , puisque de part et d’autre l’aiguille se rapproche de la verticale (1).

Coulomb avait proposé de déterminer l’inclinaison {Mém. de l'Inst., t. IV, pag. 565) par un autre moyen que l’on a recommandé depuis comme très -exact , mais qui me semble cependant soumis à trois causes d’erreur. Il part de ce principe, que la somme des momens des

(l) Il suffit d’une constrnction géométrique très-simple pour expliquer ce qui arrive à l’aiguille d’inclinaison pendant que le limbe de la boussole décrit une circonférence entière sur le cercle des azimutbs.

Soit V M 43) 1® direction du méridien magnétique,

c le centre de l’aiguille, a son pôle incliné, et ca la direction qu’elle prend, en sorte que son prolongement a f marque la direction de la force magnétique delà terre; a ch est l’angle d’inclinaison, et Acvest l’angle de l’aiguille avec la verticale cv.

Si sur AV, comme diamètre, nous décrivons une circonférence, elle sera le lieu de toutes les positions que doit prendre le pôle a pendant que le limbe fait une révolution entière autour de c v. En effet, quand le limbe est en Vp', par exemple, il, faut que le pôle soit en a' et l’aiguille dirigée suivaut ca'; car a a' étant perpendiculaire sur vp', le plan c a a' est perpendiculaire sur le plan cvp'; la force de la terre qui agit en a' étant parallèle à AF, se trouve comprise dans le premier de ces plans, et par conséquent elle peut être décomposée en deux autres, l’une suivant a'a, qui sera détruite comme perpendiculaire au plan cvp' que peut décrire l’aiguille; l’autre suivant le prolongement de ca', qui sera pareillei^pnt détruite,

DU MAGNÉTISMK. — CHAP. H. Sg

forces qui tendent à ramener une aiguille horizontale dans le plan du méridien magnétique est donné par la formule

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