IT

P est le poids de l’aiguille ;

l est la moitié de sa longueur;

À est la longueur du pendule simple qui ferait ses oscillations dans le même temps que l’aiguille.

Ce principe est rigoureux, mais, premièrement, il suppose à l’aiguille une régularité de forme et une petitesse dans ses dimensions transversales que l’on ne peut jamais lui donner; et, secondement, il suppose qu’elle oscille autour de l’axe vertical passant par son centre de gravité, ce qui est loin d’être vrai dès que l’inclinaison est un peu grande. Cependant, si on l’admet, il est facile de trouver la valeur numérique de celte somme de mo-

comme dirigée vers le point fixe. La position ca’ est donc la position d’éqni* libre de l’aiguille. Ainsi , pendant la rotation du limb?, elle décrit un cône oblique dont le centre est en c a, et dont la base est a a v a".

II résulte de là un autre moyen de trouver l’inclinaison sans connaître la déclinaison ; car les lignes va, va' et va" et les autres lignes pareilles peuvent être considérées comme les tangentes des angles que fait l’aiguille avec la verticale dans les divers azimntbs vam, vr', vp", etc. Or, pour denx azimuths tels que v p' et vp", faisant entre eux un angle droit, on a

VA' * va" 2 = A a" 2— V a

Les angles v c a’ et v c a" étant connus par l’observation , il suffit donc de prendre la somme des carrés de leurs tangentes pour avoir le carré de la tangente VA, qui est la tangente du complément acv de l’inclinaison. En faisant ainsi plusieurs «onpies d’observations rectrangnlaires, et en prenant la moyenne des résultats, on arrive à une valeur de l’inclinaison qui se trouve corrigée autant que possible de tontes les erreurs de l’équilibre et de toutes les irrégularités de l’aimantation.

LINRE TROISIÈME.

mens. Pour l’aiguille de Coulomb l’on avait p=:88s‘-,8o8, / — 2i5““,3; et comme elle faisait 5o oscillations en 495", il est facile de voir (55) queX = 994 ; d’où il

résulte

= iSs' ,824.

Ce moment correspond à l’unité de distance, c’est-à-dire à I millimètre.

Pour trouver ensuite le moment vertical, on suspend l’aiguille, comme le fléau d’une balance, sur un axe passant à peu près par le centre de gravité ; on cherche le contre-poids qu’il faut mettre sur le pôle boréal , pour la ramener à l’horizontalité. Ce contre-poids était dans l’expérience de Coulomb, de os%2 placés à i70““,5 de l’axe de suspension. Ce résultat suffirait si cet axe pouvait en effet passer exactement par le centre de gravité; mais pour se mettre à l’abri de cette circonstance on aimante l’aiguille en sens contraire, et c’est ici où se trouve la troisième cause d’erreur : car il faut l’aimanter pour qu’elle fasse encore, comme la première fois, cinquante oscillations en49Ô"; ce qui est excessivement difficile. Cependant , ce point une fois atteint , on la remet en équilibre sur son axe, qui doit n’être pas déplacé, et on cherche de nouveau le contre-poids qui la rend horizontal; il était de o"%2093 placé à 194““, 5.

La moyenne de ces deux contre-poids donne 5 y ,5^8 pour l’unité de distance, ou 1 millimètre; ainsi, la composante horizontale de l’action de la terre étant représenté par 13,824, sa composante verticale est représentée par 37,348. La résultante de ces deux forces, ou l’action de la terre elle-même , fait donc avec Phorizon un angle dont la tangente est ^5^. C’est l’inclinaison; elle se trouve de 69“ 4i

On peut la supposer exacte , parce qu’elle a été déter-

DU MAGNÉTISME. — CHAP, U. ^ l\l

minée par Coulomb, qui a sans doute atténué, autant qu’il était possible, toutes les causes d’erreur, et compensé par son adresse ce qui restait de défectueux dans le procédé.

Le tableau suivant contient diverses inclinaisons observées à Paris. Celles qui précèdent 1798 peuvent offrir des erreurs assez considérables, parce qu’alors on ne prenait pas la moyenne de quatre observations , comme nous l’avons indiqué.

Tableau de l' inclinaison pour Paris,

Année 1671 ......

Sauf quelques irrégularités qui sont peut-être des erreurs d’observation , il résulte de ce tableau que l’inclinaison , à Paris, a été toujours en diminuant depuis 1G71, et que la quantité de sa diminution a été sensiblement variable d’une année à l’autre.

La découverte de l’inclinaison remonte à l’année 1576; elle est due à Robert Norman , ingénieur en instrumens dans l’un des faubourgs de Londres : jusque là on avait supposé que l’aiguille devait être horizontale , et lorsqu’on Europe on voyait son pôle austral s’abaisser , on se contentait d’admettre que le centre de gravité était mal déterminé. Robert Norman , observateur plus ingénieux et plus précis qu’on ne l’était alors , mesura le contre-poids qu’il fallait ajouter, et fut conduit ainsi à l’uue des plus importantes découvertes du magnétisme.

5o5. Aiguille asiatique. — On appelle ainsi une aiguille aimantée qui est soustraite à l’action de la terre et qui n’a plus de position statique où elle se trouve en équilibre sous l’influence de cette force. La construction de l’aiguille astatlque repose sur ce principe, qu’un corps mobile, autour d’un axe, ne peut recevoir aucun mouvement d’une force qui agit parallèlement à cet axe.

L’aiguille aimantée g g {Fig. 19) étant donc mobile autour de l’axe a a', il suffit d’amener cet axe dans la direction de la force magnétique de la terre pour qu’elle soit indifférente dans toutes ses positions. Deux mouvemens rectangulaires conduisent à ce but : l’un est produit au moyen de la vis sans fin v, et du rouet g , dans lequel elle engrène; l’autre au moyen de la vis v' et du rouet g'. Le cercle divisé c c' sert à marquer les positions de l’aiguille.

On peut encore rendre une aiguille astatique en neutralisant l’action magnétique de la terre par une autre action magnétique , égale et contraire. Il suffit pour cela de posséder un barreau d’une assez grande force , pour qu’à une

1)U MAGiNJÎTlSMli. — ClI AP. 11. .^3

dislance très-grande par rapport aux dimensions de l’aiguille, il agisse sur elle aussi énergiquement que le fait la terre: alors on le place dans le plan du méridien magnétique , en le disposant parallèlement à la direction que prendrait l’aiguille dans son équilibre et en tournant vers elle son pôle répulsif, c’est-à-dire son pôle austral , s’il est du côté du nord , et son pôle boréal s’il est du côté du midi. A une distance trop petite, le barreau est plus puissant que la terre , il fait pirouetter l’aiguille et la maintient dans cette position renversée; à une distance trop grande la terre est plus puissante que lui , et l’aiguille conserve sa direction naturelle; enfin à une certaine distance intermédiaire, la compensation a lieu , et l’aiguille reste indifférente dans toutes ses positions. Mais l’on conçoit ,que la force terrestre qui forme un couple ne peut être exactement compensée que par un couple égal et opposé, et le barreau ne peut donner naissance à un couple qu’en agissant avec la même énergie sur les deux pôles de l’aiguille; voilà pourquoi il doit être placé h une distance très-grande par rapport à la distance de ses pôles.

Il y a enfin un autre moyen plus simple et plus direct de se donner un système asiatique : il consiste à réunir sur un même axe deux aiguilles tournées en sens contraire l’une de l’autre. La figure 44 représente un système astatique dont l’axe commun est l’axe de rotation ; alors les deux aiguilles doivent être parfaitement identiques pour la forme et pour la distribution du magnétisme. Quand elles sont disposées bout à bout , et que l’axe de rotation est perpendiculaire à leur longueur, il est facile de voir qu’on peut obtenir une compensation très-approchée avec des aiguilles sensiblement différentes.

Pour arriver par ce procédé à une compensation plus parfaite, et pour varier à volonté la force directrice que l’on doit, dans une foule d’expériences, conserver au système, j’ai coutume de disposer l’appareil comme on le

voit dans la Jigure 45. L’anedes aiguilles est horizontale et l’autre inclinée; la force directrice de celle-ci diminuant à mesure que l’on augmente son inclinaison , il est facile de la rendre parfaitement égale et opposée à celle de la première , ou un peu moindre ou un peu plus grande,

5o4. ^aviations diurnes. — L’aiguille de déclinaison éprouve tous les jours quelques mouvemens à l’est ou à l’ouest du méridien magnétique : tantôt ces mouvemens sont brusques et accidentels , tantôt ils sont réguliers et périodiques ; dans le premier cas on le nomme perturbations^ dans le second cas ils se composent ce qu’on appelle les 'Variations diurnes. Dans les jours qui ne sont pas marqués par quelques perturbations , l’on observe à Paris les phénomènes suivans : pendant la nuit l’aiguille est à peu près stationnaire; au lever du soleil elle se met en mouvement, et son pôle austral (ou son extrémité nord ) marche à l’ouest comme s’il fuyait l’influence de cet astre; vers midi, ou plus généralement de midi h trois heures, il atteint soninaximiun de déviation occidentale; ensuite, par un ïnouvement contraire, il revient à l’orient jusqu’è g, 10 ou 11 heures du soir: alors, soit qu’il ait repris exactement sa position primitive, soit qu’il s’en trouve seulement très-rapproché , il s’arrête et reste immobile pendant toute a durée de la nuit, pour recommencer le lendemain une oscillation pareille, h' amplitude de la variation diurne est l’angle que parcourt l’aiguille depuis la station du matin jusqu’au maximum de déviation occidentale. Cet angle est tous les jours variable; cependant il résulte des nombreuses observations de M. de Casslni, qu’en général il est plus grand pendant l’été, depuis l’équinoxe du printemps à l’équinoxe d’automne , et plus petit pendant l’hiver, depuis l’équinoxe d’automne à l’équinoxe du printemps. Sa valeur moyenne pour les mois d’avril, mai, juin, juillet, août et septembre , paraît être de i5' à i5', et seulement de 8' à lo' pour les mois d’octobre, novembre, décembre, janvier.

février et mars. Il y a des jours où il s’élève jusqu’à aô', et d’autres où il ne dépasse pas 5 ou G'.

On doit encore à M. de Cassini cette remarque importante, que dans les caves de l’Observatoire l’aiguille de déclinaison éprouve aussi des changemens journaliers; là , à plus de 8o pieds sous terre, à l’abri de toutes les influences de la lumière et de la chaleur du jour, l’amplitude de ses variations est la même qu’à la surface du sol, et c’est aux mêmes heures qu’elle est Immobile, qu’elle marche à l’occident et qu’elle revient à l’orient.

Dans les régions plus septentrionales, comme en Danemarck , en Islande et au nord de l’Amérique, les variations diurnes sont en gérnéral plus considérables et moins régulières 5 il paraît aussi que l’aiguille ne conserve pas pendant la nuit l’immobilité qu’on observe à Paris , et que c’est vers le soir seulement qu’elle atteint son maximum de déviation occidentale.

Au contraire , en partant du nord pour aller vers l’équateur magnétique, les variations diurnes vont sans cesse en diminuant d’amplitude , et sur l’équateur magnétique luimême elles sont sensiblement nulles. Il paraît cependant , d’après quelques observations du capitaine Duperrey , que la position du soleil, au nord ou au midi de l’équateur terrestre , pourrait avoir quelque influence pour faire osciller, de part et d’autre de l’équateur magnétique , les points qui sont sans variations.

Au midi de l’équateur magnétique , les variations diurnes se produisent dans un ordre inverse : l’extrémité nord de l’aiguille marche vers l’est, aux mêmes heures où dans l’hémisphère boréal elle marche à l’ouest ; ce résultat curieux est constaté par les observations qui ont été faites , en 1794» 179b et 179G , au fort Marlbrough de Sumatra et à Sainte-Hélène, par M. J. Macdonald; en 1818 , 1819 et 1820 , à l’île de France, à Timor , à Rawak , à Guham , à Mowi et au port Jackson, par le capitaine Freycinet; et

en 1822, 1825 et 1824, dans plusieurs points qui avoisinent l’équateur magnétique , par le capitaine Duperrey.

On ne sait pas encore d’une manière précise si , dans chaque hémisphère, les variations diurnes se font dans le même sens aux lieux où la déclinaison est occidentale , et aux lieux où elle est orientale. Il y a sur ce point quelque discordance entre les observations trop peu nombreuses que nous possédons , et c’est un phénomène sur lequel il importe d’appeler l’attention des physiciens.

Il est probable que l’aiguille d’inclinaison est soumise h des variations diurnes, comme celle de déclinaison; mais elle a moins d’amplitude dans ses mouvemens, et il n’a pas été possible, jusqu’à ce jour, de les observer avec précision.

En généralisant ces résultats , on peut présumer qu’une aiguille aimantée , mobile dans un plan quelconque , éprouverait des oscillations journalières, et qu’une aiguille qui serait mobile dans tous les sens autour de son centre de gravité, décrirait chaque jour un cône dont la base serait une ellipse ou une autre courbe , plus ou moins allongée dans les dilTérens lieux de la terre.

Les variations diurnes furent observées pour la première fois par Graham, à la fin de 1722; ensuite elles furent étudiées avec soin , en Suède , par Hiorter et Celsius vers 1740 , et par Wargentin en 1760; à Londres, par Canton, en 1706; en Danemark, par Loiis , de 1765 à 1772; à Rome, par le père Ascleppl , en 1 772 ; en France, parM.de Cassinl , de 1780 à 1790. Depuis cette époque, les instrumens sont devenus plus parfaits, les observations se continuent sur plusieurs points du globe , et les voyageurs , dans leurs courses autour du monde, doivent les compter comme un des objets les plus importans de leurs recherches.

La figure 23 représente la boussole de 'variation. Tous les observateurs ne peuvent pas sans doute se procurer un instrument aussi complet ; mais tous peuvent disposer des

aiguilles d’après les principes de sa construction , et arriver ainsi à une assez grande exactitude dans les observationsé II est presque inutile de faire remarquer que toutes les pièces de métal sont en cuivre rouge très -pur.

mm'. Table de marbre blanc, sur laquelle reposent les colonnes et la boîte de l’instrument.

LL^ Colonnes pour la suspension.

i.,l/. Colonnes pour le premier microscope.

LjL'j. Colonnes pour le second microscope.

B b'. Boîte de la boussole.

A a'. Aiguille aimantée , passée de champ dans un petit anneau de cuivre aa' à cet anneau est attaché un fil, ou plutôt un assemblage de fils de soie sans torsion , qui porte l’aiguille et qui vient s’enrouler sur le petit treuil t. Ce fil est maintenu au centre du cercle divisé cc, en traversant, là , une petite ouverture triangulaire. Il est enfermé dans une petite cage de verre , qui s’élève entre les deux colonnes L l', pour que l’air ne puisse ni l’agiter ni pénétrer dans la boîte ; en tournant le treuil t dans un sens ou dans l’autre on peut élever ou abaisser l’aiguille. Deux lames de verre , mobiles à volonté , ferment les ouvertures de la boîte , qui correspondent aux deux extrémités de l’aiguille; sur chacune de ces extrémités est solidement fixée une petite plaque d’ivoire , portant des divisons très-fines , dont la valeur angulaire dépend de la distance au centre de suspension; c’est en général i5 ou 20'.

Après avoir disposé l’appareil à peu ^rès dans le plan du méridien magnétique , et l’avoir nivelé soigneusement , on s’assure que le fil de soie est sans torsion , et par quelques tâionnemens on arrive à diriger les microscopes t et t' sur la ligne de foi de l’aiguille , dont on voit la trace sur les deux plaques d’ivoire. Alors il est facile d’observer les déplacemens qu’elle éprouve, soit en comptant les divisions qui ont passé sous le fil , soit en suivant ses mouvemens , au moyen des vis de rappel qui font marcher les microscopes.

De petites 'loupes , P et p’ , mobiles sur les tiges t et t' , servent à lii e la position ou la course de chaque microscope sur la traverse qui le porte , et qui règle son mouvement latéral.

La lunette r" est destinée à compter plus commodément, et par conséquent plus sûrement les oscillations de l’aiguille, lorsqu’on veut l’employer à la détermination des intensités magnétiques. Elle porte au devant de l’objectif un miroir qui ramène les rayons verticaux dans la direction de son axe.

3o5. Perturbations de Vaigidlle aimantée. — Plusieurs causes naturelles agissent sur l’aiguille aimantée , pour la déranger brusquement de sa position, ou pour troubler au moins la régularité de ses variations diurnes. Entre toutes ces causes , l’aurore boréale parait la plus efficace et la plus infaillible : quand ce météore se lève pour les régions du nord, le ciel est resplendissant de lumière; et pendant toute sa durée , qui est quelquefois de dix à douze heures , l’aiguille aimantée éprouve une agitation continuelle et une déviation considérable. Le sommet de l’arc étincelant de l’aurore boréale est en général dans le méridien magnétique, et sa couron/ze, c’est-è-dlrelefoyervers lequel s’élancent les gerbes de feu qui semblent partir de l’horizon ou de l’arc lui-même, se trouve toujours à peu près dans le prolongement de l’algullle d’inclinaison. Ce n’est pas seulement dans les lieux où l’aurore boréale est visible que la boussole est agitée; elle l’est aussi à de grandes distances , à Paris , par exemple , lors même qu’on n’aperçoit dans le ciel aucune trace de lumière. Mais , en général , l’agitation est d’autant plus grande que le phénomène est plus voisin et se montre avec plus d’intensité; ainsi ,1a boussole de l’Observatoire éprouve souvent, dans le jour ou dans la nuit , une déviation subite qui s’élève parfois à plus de i", sans qu’on en puisse découvrir la cause apparente; et l’on apprend ensuite qu’aux memes instans les boussoles de Londres et de Pétersbourg

DU MACiSliTISME. - CHAP, IF.

ont éprouvé «les mouvemcns analogues , et que dans les conlnîes du nord on a observé quelque brillante aurore boréale. Un observateur, dans son cabinet, est donc averti par la boussole de ce qui se passe dans les régions polaires , comme il est averti par le baromètre de ce qui se passe dans les plus hautes réglons do l’atmosphère.

Les Ircniblemous de terre et les éruptions des volcans paraissent agir aussi sur l’aiguille aimantée, et quelquefois ces phénomènes la dérangent d’une manière permanente. D. Bernouilli a vu, en 1767, l’inclinaison diminuer d’un demi-degré par un* tremblement de terre , et le père de La Torre a remarqué des changemens de plusieurs degrés dans la déclinaison pendant une éruption du Vésuve.

Enfin l’on a supposé que les ouragans , la neige et les orages ont aussi quelque influence sur l’aiguille aimantée ; mais il faut probablement rapporter auv aurores boréales les changemens sur lesquels on a fondé celte opinion. Cependant, quand le tonnerre frappe des corps aimantés, ou quand il tombe seulement à quelque distance du lieu où ils sont, il change, détruit, ou renverse leur magnétisme; on en a vu de troj) malheureux exemples à bord des vaisseaux : plusieurs fois les boussoles de service ont eu leurs pôles renversés par la foudre , et les navigateurs prenant alors le nord pour le sud , couraient avec confiance se jeter dans les écueils. La découverte de i’électro-magnétisme nous expliquera ces phénomènes.

3o6. Inlcnsitè magnétique de la terre. — Un des points les plus importans de la théorie du magnétisme terrestre est la détermination de son intensité pour les dilfércns points do la surface du g’obe , ou pour le meme point, h des époques dlfiercntcs. C’est dans ces derniers temps seulement qu’on a eu l’heureuse idée d’appliquer è celte recherche des moyens susceptibles de quelque précision. Graham paraît être le premier qui se soit occupé de celte question, vers la fin do 1722; Muschenbrock fit quelques J. a® P, 4

efTorts pour la résoudre en 1729; Lemonnier, en 1776, se contenta d’en montrer l’importance ; de Saussure voulut compai'er la force magnétique de la terre , à Genève et au sommet du Mont-Blanc; enfinBorda , reprenant la question dans toute sa généralité , indiqua les moyens de la résoudre avec une grande apprçximation ; et bientôt après, sa méthode fut employée par M. de Humboldt , dans son voyage d’Amérique, et dans un autre voyage en France , en Prusse et en Italie.

Cette méthode est fondée sur les oscillations nombreuses que fait une aiguille librement suspendue , lorsqu’on l’écarte un peu de sa position , et qu’ensuite on l’abandonne h elle-même. Si elle est régulièrement aimantée, et que l’axe de suspension passe par son centre de gravité, elle oscille par l’effort du couple magnétique de la terre, comme oscillerait séparément chacune de ses moitiés , sollicitée par l’une des forces du couple. Ainsi , elle forme un véritable pendule composé, qui reste parfaitement identique , quand la distribution du magnétisme reste exactement la même dans tous les points de sa substance ; car si le fluide ‘ libre éprouvait quelque changement , soit dans sa quantité , soit dans son arrangement , la résultanle aurait une autre intensité ou un autre point d’application , et la même aiguille formerait en réalité un pendule différent. Supposant donc que l’aiguille reste matériellement et magnétiquement la même , une différence dans la durée de ses oscillations ne pourra dépendre que d’une différence dans l’intensité des forces qui la sollicitent, et la pesanteur j restant la même , elle ne pourra dépendre que d’uns diffé- j rence dans l’intensité de la force magnétique. Or , sous ces j conditions , les intensités de la force et les durées des oscillations sont liées par le principe suivant : que les forces sont entre elles comme les carrés des nombres d’oscillations exécutées dans le même temps. Ainsi , m étant la force magnétique qui agit sur l’a'guille quand elle fait N oscillations

DU MA-GNÉTISME. — CIIAP. ir. 5f

dans un certain temps , dans ioo''par exemple, et m' étant la force qui la sollicite quand elle fait n' oscillations dans le même temps de loo"^, l’on a

Si , par exemple , on avait trouvé rt = îS et n' = â4 , on aurait

c’est-à-dire que la première force serait à la seconde comme i,o85 est à 1 , ou comme io85 est est h 1000.

Pour appliquer celle méthode on peut foire osciller une aiguille , soit dans le plan du méridien magnétique , autour de la li<gne d’inclinaison , soit perpeudiculairement au méridien magnétique autour de la ligne de déclinaison ; on pourrait même la faire osciller dans d’autres positions, mais l’on n’y trouverait nul avantage.

Oscillations de V aiguille d'inclinaison. — Puisque le plan du méridien magnétique varie à chaque instant , il faut apporter un grand soin à placer la boussole dans sa vraie dirrclion du moment et puisqu’on doit compter Un grand nombre d’oscillations de l’aiguille, il faut aussi apporter un grand soin à donner à l’axe toute la mobilité qu’il peut prendre sur scs deux couteaux d’agate. Ces conditions remplies, on écarte l’aiguille de '5 ou 4° de sa position d’équilibre , on l’abandonne h elle-même , et avec un chronomètre , ou une bonne montre à secondes , on compte trèssoigneusement le nombre des oscillations qu’elle exécute dans un temps donné. Après quelques séries d’observations successives, dont on prend la moyenne, on enlève l’aiguille, on la conserve dans un étui avec beaucoup de précautions, pour qu’elle ne reçoive aucun choc ou aucune influence magnétique étrangère, et ensuite on peut l’emporter dans des voyages , pour répéter des expériences pareilles en dif-

férens points du globe. Mais pour que les résultats puissent inspirer de la confiance , il est nécessaire d’avoir plusieurs aiguilles de celte espèce qui se vérifient l’une l’autre, et même il est convenable de revenir au même lieu , les taire osciller encore une fois , pour s’assurer qu’elles ont bien conservé leur magnétisme. Dans la recherche de l’inclinaison, la méthode du retournement (3oo) peut corriger les erreurs qui proviendraient d’une aimantation li régulièrc , ou d’un déplacement du centre de gravité ; mais pour les recherches d’intensité, l’aiguille devant rester absolument identique, il faut se garder de l’aimanter en sens contraire , et par conséquent il faut , par tous les moyens de vérification , s’assurer que son magnétisme est régulier, et son centre de gravité bien placé.

Oscillations de ï aiguille de déclinaison. — La force qui fait osciller l’aiguille de déclinaison n’est qu’une partie de la force magnétique de la terre, et une partie d’autant plus petite que l’inclinaison est plus grande ; tellement , qu’aux pôles magnétiques où l’Inclinaison est de 90°, l’aiguille de déclinaison n’a plus de force, ni pour se diriger ni pour osciller. En général , ^ étant l’angle d’inclinaison d’un lieu {Fig. 28) , la force terrestre, dont l’intensité est m , se décompose en deux autres par la règle du parallélogramme des forces (18): l’une , verticale , ayant pour valeur m sin. i, et qui est détruite par la suspension ; et l’autre, horizontale, ayant pour valeur m cosi, qui est seule efficace pour diriger et pour faire osciller l’aiguille de déclinaison. Pour un autre lieu, où l’intensité serait m' et l’inclinaison i' , la force horizontale serait nf cosé et les deux forces seraient entre elles comme les carrés des nombres d’oscillations N et n' , qu’elles font exécuter h la même aiguille dans le même temps. On aurait donc

M cosi M cosi'

jf cosi' ji' n' ^ cosi ’

«U MAGNIÎTISME. - CIIAl», II. 53

c’est à-(lirc qu’ayant observe dans des lieux differens les nombres d’oscillations n et n' que fait la même aiguille, dans le même temps, il faut, pour avoir le rapport des forces magnétiques, multiplier le rapport carré des nombres d’oscillations par le rapport renversé des cosinus d’inclinaison.

Cette méthode d’observation semble avoir quelque avantage sur la précédente, i° parce qu’il faut un artiste très-habile pour faire une aiguille d’inclinaison tolérablement bonne et bien équilibrée , tandis qu’une aiguille de déclinaison s’équilibre d’elle -même dans la chape de papier où elle est suspendue; 2® parce que les couteaux d’agate et l’axe de l’aiguille d’inclinaison offrent beaucoup plus de frottement que le hl de soie sans torsion qui suspend l’aiguille de déclinaison. Cependant il y a dans les oscillations horizontales uiKî source d’erreur inévitable : l’un des pôles de l’aiguille ayant une tendance à plonger au dessous de l’horizon , il en résulte que le prolongement du fd de suspension ne passe jamais par le centre de gravité; de là une différence dans les deux bras de levier de l’aiguille horizontale , et une différence qui change avec l’inclinaison. 11 est d’autant plus nécessaire de signaler cette cause d’erreur qu’elle a échappé aux plus habiles observateurs , bien qu’elle soit assez inlluenle pourfendre toiit-à-falt incomparables les observations faites en des lieux où l’inclinaison est très-différente.

Comme l’acier le mieux préparé ne conserve pas son magnétisme indéfiniment sans altération , il est impossible d’avoir des comparaisons d’intensité fort exactes pour des époques un peu éloignées.

Eu discutant les observations d’intensité qui ont été faites en différens points de la terre , soit en Europe , soit en Amérique , soit dans les îles de l’Océan , de la mer des Indes ou de la mer Pacifique , on arrive à ce résultat général que l’intensité est la plus petite vers l’équateur magnétique , et qu’elle va en augmentant à mesure qu’on s’en éloigne vers le nord ou vers le sud. Il paraît que vers les pôles elle serait

54 Livnr TIIOTSIKME,

environ une fois et demie aussi grande qu’ii l’équateur. Dans le même lieu elle parait changer aussi avec les variations diurnes , mais les différences très-petites qu’elle éprouve demandent à être constatées par de nouvelles observations.

Soy. De ïaclion de la terre sur le fer doux. — La terre exerce une action continuelle sur toutes les substances qui contiennent du magnétisme ; elle agit comme un vaste aimant qui fait sans cesse effort pour attirer ou repousser les fluides décomposés , et pour décomposer les fluides naturels. Les différens corps magnétiques répandus sur la surface du globe résistent plus ou moins h cette puissance universelle .suivant l’intensité de leur force coercitive, mais tous en éprouvent quelque modification. Le fer doux est sous pe point de vue le corps le plus curieux à étudier , puisqu’il n’offre aucune résistance à la séparation de ses fluides , et qti’il ne conserve rien des actions magnétiques qu’il a subies. Les expériences suivantes nous donneront une idée des phénomènes qu’il présente.

Une barre de fer doux de de^x ou trois pieds de longueur est noise en présence d’une pefite aiguille d’épreuve [Fig.^^.)

Quand la barre est tenue verticalement , ou à peu près dans la direction de l’inclinaison; elle pi’end un pôle austral It son extrémité inférieure e; et un pôle boréal à son extrémité supérieure e'. G’pst ce qu’il est facile de voir par les actions attractives et répulsives qu’elle exerce sur l’un ou sur l’autre pôle de l’aiguille , lorsqu’on la fait glisser de haut en bas ou de bas en haut , pour ufiiener successivement en présence toutes les parties de sa longueur.

Pour s’assurer que le fer est sans force coercitive , et que c’est bien l’action terrestre qui décompose son magnétisme, il suffit de retourner rapidement la barre , l’extrémité e en haut , et l’extrémité e' en bas ; alors le pôle austral reste en bas , et le pôle boréal en haut : le second est cette fois en E et le premier en e'. Ainsi les fluides ont été instanta-

DU HfAGiNlÎTtSMK. — CJl.VP. Il, 55

némcnt recomposés par leur action mutuelle et instantanciiient décomposés en sens inverse par l’action terrestre.

Ce qui se manifeste d’une manière si frappante sur une barre d’une certaine longueur, se manifeste avec moins d’intensité sur une pièce plus courte dans le sens de l’inclinaison, C’est pourquoi l’ellet semble à peu près nul lorsqu’on •lient la barre horizontalement , et surtout dans une posi ■ lion perpendiculaire au méridien magnétique.

Sous rînlluence do l’aimant terrestre, tous les corps magnétiques deviennent donc de véritables aimans , mais des aimans h pôles mobiles et changeans ; de telle sorte qu’il suflil de les retourner de haut en bas pour que leurs pôles se renversent , et de variar un peu leur position pour que ieurs pôles éprouvent quelques déplaccmcns dans l’intérieur de leur substance. Ce résultat nous indique combien il y a do précautions à prendre lorsqu’on veut faire avec les bous soles des observations exactes ; car le fer qui entre dans la construction des édifices agit de deux manières sur les aiguilles aimantées ; il agit par la décomposition magnétique qu’il éprouve de la part de l’aiguille elle-même , et il agit surtout par les fluides libres , que la terre y maintient dans un état permanent de séparation. Avec quelques soins l’on peut aisément reconnaître les perturbations locales qui résulteraient de cette cause , car dans un espace un peu considérable , dans une lieue carrée , par exemple , l’action terrestre ne produit en général que quelques minutes de différence, soit dans l’inclinaison soit dans la déclinaison^

3o8. Des causes mécaniques et chimiques qui ont une influence sur la force coercitive, -r- Lorsqu’une barre de fer doux est soumise h l’action magnétique de la terre, il suffit de la frapper de quelques coups de marteau à l’une ou l’autre de ses extrémités, pour fixer au moins en partie les fluides décomposés , par lesfjuels elle agit sur l’aiguille. Ap rès la percussion elle est un aimant à pôles fixes, et de quelque côté qu’on la retourne le même fluide se montre

toujours à la œcme cxtrémilé. Ainsi la percussion donne au fer doux de la force coercitive ; celte force est sans doute locale , et n’exislc que dans les molécules qui ont reçu le choc , car en retournant la barre , et en la frappant dans cette position inverse de la précédente , on parvient à l’aimanlcr en sens contraire. On peut ainsi renverser ses pôles autant de fois que l’on veut ; et ce qui est encore digne d<^ remarque , c’est qu’après quelques jours , ou quelquefois meme après quelques heures , la force coercitive a disparu , et il faut de nouveaux chres pour la reproduire.

Celle expérience curieuse donne la clef d’un grand nombre de phénomènes , sur lesquels j’insisterai d’autant plus volontiers , que personne à ma Aunaissance n’en a donné la véritable explication. Tout le monde sait que les substances magnétiques sont presque toujours dans un état d’aimantation plus ou moins marqué. C’est un certain Jules César , chirurgien de Rimini , qui observa le premier la transformation du fer on aimant ; il fit cette remarque vers iSgo, sur une barre de fer qui avait soutenu quelque construction en brique sur le sommet d’une tour de l’église de Saint- Auirustin. Plus lard, vers i65o, Gassendi fit la même observation sur la croix du clocher de Saint-Jean d’Aix, qui était tombée frappée de la foudre; il en trouva le pied consumé par la rouille et jouissant de toutes les propriétés de l’aimant. Depuis cette époque les observations se sont multipliées , et l’on a reconnu qu’un morceau de fer un peu rouillé est presque toujours un aimant plus ou moins fort ; qu’il en est de meme de la fonte , de l’acier et des autres substances* magnétiques; enfin l’on a reconnu que la rouille, ou l’oxidation, n'est pas du tout nécessaire pour qu’un corps s’aimante, et qu’il suffit pour cela de lui faire subir quelque action mécanique, de le tordre, de le battre , de le limer ou de le tourmenter de quelque manière : par exemple , dans la boutique d’un serrurier tous les outils sont des aimans, et il n’est pas rare que les aiguilles, les

DU MAC:TÉTlS3rE. - CHAP. II. O"]

iastruiDcns tranchons et les autres objets d’acier, présentent des traces de magnétisme polaire. Dans tous ces phénomènes , ce u’est ni l’action chimique ni l’action mécaniqui qui magnétisent les corps ; mais c’est l’action de la terre, sans cesse agissante , qui décompose les fluides; et la décomposition une fois faite , elle est maintenue par la force coercitive, qui résulte des déplacemens chimiques ou mécaniques qu’éprouvent les molécules. Pour m’en assurer par l’expérience , il m’a sufli de comparer les quantités de magnétisme que prennent les corps , suivant la position qu’on leur donne , par rapport h la direction de la force terrestre. Dans une position verticale ils s’aimantent fortement , par l’oxidation ou par les actions mécaniques , et-le pôle austral est toujours en bas. Dans des positions plus obliques , l’eflet est moindre , mais toujours dans le sens voulu par le pôle boréal de la terre , qui est le pôle dominant dans nos climats. On peut même , d’après cette donnée, fabriquer de toutes pièces des aimans très-puissans , soit avec du fil de fer, soit avec des barres de fer ou d’acier. Pour aimanter des fils de fer sans aimant , il sufllt d’en couper trente ou quarante bouts, de la longueur d’un pied par exemple , et en les tenant verticalement de le» tordre sur eux-mêmes, un è un, jusqu’à les rendre raides et cassans; chacun d’eux devient fortement, magnétique , et on les réunit ensuite pour en former deux faisceaux , avec lesquels on aimante les plus gros barreaux , par les procédés que nous ferons connaître. Pour aimanter sans aimant des barres de fer ou d’acier, il suffit de battre les premières en les tenant verticalement ; et pour les secondes il suffit de les frotter dans le même sens, avec une barre de fer verticale.

Les aimans naturels n’étant que des oxides de fer, il est probable qu’ils doivent leurs propriétés magnétiques à l’action de la terre qui s’est exercée sur eux au moment de leur formation. Car les mines de fer qui existent de nos jours ne sont pas aussi anciennes que le mondes Et sans admet-

LlVIUi TROISIEME.

tre qu’à l’origine le fer fût dans son état pur et métallique , 11 est certain que les combinaisons dans lesquelles il est engagé à la surface du globe et dans toute l’étendue de la croûte que nous exploitons , ne furent pas toujours ce qu’elles sont aujourd’hui. Le travail chimique qui s’accomplit sans cesse et qui sans cesse se renouvelle depuis tant de siècles dans les entrailles de la terre , fait passer les molécules les plus Inertes par une foule de combinaisons différentes, et change de mille manières leurs agrégations primitives. Les mines magnétiques sont soumises à des mutations perpétuelles comme les autres élémens pondérables, et l’on peut dire avec certitude qu’à chaque instant il y en a qui se décomposent , et qu’à chaque instant il y en a d’autres qui se forment et dont les pôles sont arrangés suivant les lois voulues par le magnétisme général de la terre. Telle est sans doute la cause première qui a développé du magnétisme dans les almans naturels , soit dans ceux que possèdent les Chinois depuis plus de trois mille ans , soit dans ceux qui furent observés par Pythagore et par Platon , soit dans ceux que nous exploitons aujourd’hui et qui servent à nos recherches. Il n’y a donc à notre connaissance que le magnétisme développé qui puisse développer du magnétisme; cette conclusion a été rigoureuse jusqu’à la découverte de M. OErsted , qui a ouvert un nouveau champ dans les sciences en*démontrant , comme nous le verrons dans un des livres suivans , que l’électricité aussi peut développer du magnétisme.

3o8. De l' action de la terre sur le fer des vaisseaux , et des moyens de corriger la dévia' ion que la boussole en éprouve. — De grandes masses de fer sont employées dans nos vaisseaux; les unes font partie de la construction et restent fixes; les autres font partie de l’armement et sont plus ou moins mobiles , comme les canons de fer ou de fonte, les ancres, les câbles , les barriques et les outils de toute espèce. Tous ces corps magnétiques, dispersés çàet

DU -AlAGNliTlSME. - Cil VP. II. 69

là dans les différentes parties du bâtiment, doivent exercer sur la boussole et exercent en effet une action considérable. Les déviations produites par cette cause, méritent toute rattenlion des physiciens ; elles s’élèvent quelquefois à 1 5 ou 20 degrés , et fussent-elles quinze ou vingt fois moindres, elles seraient encore plus que suffisantes pour exposer les navigateurs à de très-grands dangers. Il paraît que c’est Wales, astronome do l’expédition de Cook, qui a, le premier, signalé cette source d’erreurs dans les observations à la mer; plus tard, leur véritable cause fut indiquée parDownie, et c’est le capitaine Flinders , célèbre par ses découvertes et par son intrépidité, qui fit le premier quelques essais heureux pour s’en mettre à l’abri. Tout récemnnmtM. Bain a rappelé l’attention sur ce point important. Plusieurs ofliciers de la marine anglaise en ont fait l’objet de leurs recherches, et le professeur Barlow de Woolwich a été couronné par la Société Royale de Londres pour les heureux résultats auxquels il a été conduit en s’occupant de cette question. C’est l’ouvrage de M. Barlow qui nous servira de guide dans ce que nous allons dire.

Dans un vaisseau, l’aiguille de la boussole peut être déviée, 1° par les décompositions de fluide qu’elle excite elle-même dans les substances magnétiques; 2“ par l’état magnétique permanent que ces substances peuvent avoir en vertu de leur force coercitive; 3” par l’état magnétique passager qu’elles prennent sous l’influence de l’aimant terrestre. »

La première cause ne peut produire que de faibles effets; et l’on s’en garantit sûrement en plaçant {liabita,cle à une distance assez grande de toutes les pièces de fer , ce qui est toujours possible.

La seconde cause aurait un remède facile; car l’aiguille aimantée se trouvant placée, à l’égard des divers pôles bu centres magnétiques du vaisseau , à une distance trèsgrande par rapport à sa longueur, il en résulte que chacun

LIVEE TROISIÈME.

Go

de CCS centres agit sur elle par un couple. Par la composition de tous ces couples partiels on aurait donc un couple résultant qui resterait toujours le même dans tous les climats et pour toutes les positions du vaisseau. Ce couple , à son tour, se composerait avec le couple terrestre , et c’est li ce qui produirait la déviation de l’aiguille. Mais , dans le même lieu , quand le vaisseau tournerait sur lui-même autour d’un axe vertical , le couple terrestre conservant la même direction dans l’espace, et le couple du vaisseau tournant avec lui , on voit qu’il en résulterait une déviation variable, susceptible d’un maximum à droite du méridien magnétique, et d’un autre maximum égal à sa gauche; de telle sorte que la moyenne entre ces deux positions extrêmes de l’aiguille donnerait sa vraie direction. Pour d’autres latitudes , le couple terrestre serait plus intense ou plus oblique, mais la déclinaison se trouverait encore de la même manière, parla rotation complète du vaisseau autour d’un axe vertical.

Enfin , la troisième cause est plus puissante que les deux premières , et sesefl'ets, sans cesse variables, sont aussi plus difficiles à apprécier et à corriger. Nous allons pour un moment supposer qu’elle agisse seule pour dévier l’aiguille aimantée. Alors il est clair que tous les corps magnétiques du vaisseau deviennent des aimans ii pôles ch:mgeans ; quand le vaisseau tourne sur lui-même dans un sens ou dans l’autre, ces corps se présentent autrement îi l’action de la terre, fct éprouvent de sa part des décompositions différentes. Ces phénomènes , déjà si compliqués dans le même lieu , se compliquent encore , quand le vaisseau , sillonnant les mers, passe successivement dans des contrées où le couple terrestre change de direction ou d’intensité. Tous ces effets divers ne peuvent être ni prédits ni même indiqués parla théorie, et ce n’est que par des essais plus ou moins ingénieux que l’on peut les neutraliser. Voici les moyens que propose M. Barlow pour y parvenir.

CRAP. II.

DU MAGNliTISl\IE.

Le bûliment étant dans une rade tranquille où l’on peut le virer de bord, on choisit h quelque distance sur le rivage un lieu d’où l’on puisse l’apercevoir dans toutes les positions qu’il prend en tournant sur lui-même. Là s’établit un observateur avec une boussole et un théodolite, ou quelque autre instrument propre à mesurer les angles. Sur le vaisseau , prés de la boussole déjà fixée dans l’habitacle , est un autre observateur, ayant aussi un instrument pareil. A un

sio'nal donné les observateurs visent l’un à l’autre , et chacun r*

d’eux détermine l’angle de son aiguille avec l’axe de sa lunette. Puisque les observateurs sc regardent , les axes des deux lunettes ne fout qu’une seule et même ligne, que nous appellerons la ligne centrale. Or, la boussole du rivage n’éprouvant point de perturbation, il est évident que si la boussole du vaisseau n’en éprouvait pas, les deux aiguilles seraient parallèles et feraient le même angle avec la ligne centrale; car la distance de quelques centaines de pieds qui se trouve entre elles ne peut pas produire de changement sensible dans la déclinaison. Donc la dllTércnce de ces deux angles est la déviation produite par les corps magnétiques du vaisseau, à l’instant de l’observation. Concevons que, par des manœuvres qui sont toujours faciles pendant le calme, on fasse faire au vaisseau une révolution complète , et qu’à chaque rumh de vent qu’il parcourt, ou à chaque angle de lo ou 12 degrés dont il tourne, on fasse une observation pareille à la précédente , alors on aura pour chacune de ces positions la valeur de la déviation locale produite par les corps magnétiques dont il est chargé. On pourrait ensuite, s’il était nécessaire, trouver, par des interpolations, les déviations correspondantes à chaque degré. Cette première opération terminée, l’observateur du rivage enlève sa boussole , et à sa place il substitue celle du vaisseau , en la posant au même point, sur une espèce de cage en bois , qui peut faire une révolution complète autour de la vertiçale du pivot de l’aiguille. Cette cage est représerttée dans

6a LIVBE TROISIÈME.

\ajîf;iire 34. Sur l’un de ces côtés on voit, de distance en distance , des trous qui sont destinés à recevoir le compensateur magnétique j nous appellerons ainsi l’appareil qui doit corriger ou faire connaître la déviation produite par le fer du vaisseau.

Le compensateur magnétique se compose d’une lige T en cuivre rouge, d’un pouce et demi de diamètre, et de deux plaques de fer ff' de 12 ou i3 pouces de diamètre ( mesures anglaises ) , d’une épaisseur telle que le pied carré pèse 3 llv.; ces deux plaques sont séparées par une feuille de carton , et pressées l’une contre l’autre au centre par l’écrou extérieur de la tige de cuivre , et sur les bords par trois petits écrous en fer; voilà tout l’appareil : on le dispose comme il est représenté dans la figure 34. Alors la cage en bois emportant le compensateur dans son mouvement de rotation, l’aiguille de la boussole en est alFectée diversement dans les dilFérens azimuths, et, par destâtonnemens, on arrive enfin à lui faire éprouver de la sorte toute la série des déviations qu’elle éprouvait sur le vaisseau. Cela fait , l’on marque soigneusement la position du centre de la plaque par rapport à l’aiguille de la boussole , et quand celle-ci a repris sa place sur le vaisseau , on ajuste le compensateur sur le pied qui la porte {Fig. 33), de manière qu’il ait à son égard exactement la même position.

Par ce moyen , la déviation semble doublée et non pas corrigée, puisque le compensateur produit un effet justement égal à celui que produit le fer du vaisseau et dans le même sens. Elle est doublée en effet , et c’est là ce qui donne le moyen de la trouver. D’abord on enlève le compensateur pour faire une première observation de déclinaison , et l’on trouve , par exemple , 36 degrés à l’ouest : ensuite on place le compensateur pour faire une seconde observation; l’on trouve, par exemple, 4o degrés à l’ouest. Ce sçcoud résultat étant plus fort que le premier, c’est une preuve que les acllons locales augmentent la déclinaison.

La différence 4o — 36 = 4» fait v®ir qwe ie compensateur, pour sa part, l’augmente de 4 degrés, donc le fer du vaisseau l’augmente d’autant; ainsi la vraie déclinaison est 36“ — 4®=52'’. Au contraire, si l’observation faite avec le compensateur donnait un moindre résultat, ce serait une preuve que les actions locales diminuent la déclinaison, et la différence des deux observations devrait s’ajouter à la première pour avoir la déclinaison du lieu. Il faut donc dans tous les cas suivre celte règle générale : faire deux observations, l’une sans compensateur, l’autreavec le compensateur; retrancher la seconde de la panière, et cette difléreuce, prise avec son signe, étant ajoutée à la première observation , le résultat sera la déclinaison cherchée.

S’il se trouve , dans le vaisseau , des corps aimantés d’une manière permanente , il est évident que leur influence se trouve corrigée en même temps que celle qui résulte de l’action de la terre.

Cet ingénieux procédé n’est pas sans difficulté dans la pratique : i° les changemens de température affectent diversement l’aiguille de la boussole , les plaques du compensateur et les diverses substances magnétiques du bâtiment; 2° toutes ces substances ont des forces coercitives plus ou moins persistantes, en vertu desquelles elles conservent dans chaque position une partie du magnétisme qu’elles avaient reçu dans des positions différentes ; 3° il résulte des mêmes causes qu’en changeant de lieu le couple terrestre produit sur elles des effets qui ne peuvent être proportionnels. Il faut donc voir dans le compensateur de M. Barlow un appareil propre à atténuer les grandes déviations que la boussole éprouve à la mer, mais encore insuffisant dans sa forme aci uelle pour les faire connaître avec exactitude.

Sog. De ïinjlaence du magnétisme sur la marche des chronomètres. — Plusieurs marins , habiles observateurs , ont remarqué que leurs chronomètres n’avaient pas la même marche h bord et sur le rivage. Les différences s’é-

lèvent quelquefois de 5" h lo" par jour. On conçoit de quelle importance est ce phénomène , puisque toute l’exactitude des observations nautiques et géographiques que l’on peut faire à la mer est dépendante de l’exactitude avec laquelle on mesure le temps. Les chronomètres ayant dans leur construction plusieurs pièces d’acier, et surtout des pièces mobiles qui sont emportées par le balancier, il est naturel de supposer qu’ils sont par là soumis aux influences magnétiques. En efict, la proximité d’un aimant suflit pour altérer leur marche ; de nombreuses expériences en ont donné la preuvA et l’on a reconnu aussi que des masses de fer doux, aimantées par la terre , produisent le même phénomène. Sur un vaisseau , c’est donc la même cause qui dévie la boussole etqui trouble la marche des chronomètres; aussi a-t-on essayé de la neutraliser dans les deux cas par le même moyen ; mais , pour les chronomètres , ce qu’il y a jusqu’à présent de meilleur à faire , c’est de les tenir au même lieu , dans la même position , et le plus loin qu’il est possible de toute substance magnétique.