CHAPITRE V

Du Magnétisme terrestre.

540. Les phénomènes du magnétisme terrestre, considérés ans leur ensemble, sont rentrés dans la météorologie lorsqu’il st arrivé, par les découvertes modernes, que la météoroloieest devenue elle-même la physique du globe, c’est-à-dire i science qui a pour objet de déterminer les lois des forces aturelles qui exercent leur action d’une manière générale ur les divers points du globe de la terre. Parmi ces forces, ïllc du magnétisme se distingue de toutes les autres par des iractères remarquables : la pesanteur, l’électricité et la chaur, semblent agir de concert pour produire les plus grands luleversements qui puissent ébranler notre planète ; la luière, au contraire, tout en développant les phénomènes les us admirables et les plus variés, n’exerce jamais la moine agitation dans la matière, et le magnétisme destiné en lelque sorte à un rôle intermédiaire ne semble pouvoir se anifester à nous que par les mouvements toujours lents , glés et périodiques , qu’il imprime aux aiguilles de nos ussoles.

Renfermés dans un cercle assez restreint, les phénofenes magnétiques se présentent cependant sous des appances si prodigieusement variées, avec des caractères si fficiles à saisir, à définir et à généraliser, qu’à eux seuls 1 suffiraient encore pour exercer sans doute, pendant bien s siècles, l’infatigable zèle des physiciens.

Nous ne pouvons pas entreprendre d’exposeri ci tout ce qui l connu sur le magnétisme terrestre, de discuter tous les ts, toutes les hypothèses, tous les procédés d’observation;

mais, nous essayerons du inoius de résumer en peu de mots les résultats générau.t les mieu,v établis , et d’indiquer les questions qui, dans l’état actuel de la science, semblent attendre les solutions les plus prochaines.

Ce chapitre se divise en six paragraphes : 1® déclinaison ; 2° variations diurnes-, 3® inclinaisoni équateur magnétiqw et pôles magnétiques ; 4® intensité ; 5® considérations théoriques et formules générales ; 6® aurores boréales.

Nous n’avons à revenir , ni sur les premières notions d ces phénomènes, ni sur la description des appareils qui ser vent à les observer : nous avons donné à ce sujet des détail suffisans dans le premier volume (liv. III, chap. II, p. 324

§ I. Déclinaison.

541. Dans tous les lieux de la terre la déclinaison sub des variations que l’on pourrait appeler séculaires, part qu’elles s’accomplissent progressivement dans le même sei pendant un très grand nombre d’années. Le tableau des dt clinaisons de Paris (t. I p. 333) nous montre en effet qi depuis 158b jusqu’en 1824, c’est-à-dire pendant envin deux siècles et demi, la déclinaison a marché vers l’ouest > trente et quelques degrés; non pas il est vrai, avec une v tesse uniforme et régulière, mais d’un mouvement brusqu| saccadé, incertain et quelquefois môme rétrograde. Dep 1824, c’est-à-dire pendant seize ans, la déclinaison n’éprou que de faibles variations, tout semble indiquer qu’elle a si teint, non pas une valeur désormais stable ou peu changean mais une sorte de limite maximum, d’où elle partira sa doute pour exécuter vers l’orient des mouvements analogu] à ceux qu’elle avait exécutés vers l’occident. Ce qui s’est nifesté à Paris pendant près de trois siècles, s’est aussi mP’ nifesté avec plus ou moins de force ou d’amplitude dans to[ les lieux où il a été permis aux physiciens et aux navig. leurs de constater la direction de l 'aiguille depuis des époq

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assez reculées jusqu’à nos lemps modernes. Mais les séries séculaires d’observations locales sont trop peu étendues et trop peu nombreuses pour qu’il soit permis dès à présent d’examiner si le mouvement progressif de la déclinaison s’est opéré tout autour du globe de la terre, suivant des lois soumises à quelque régularité. Elles servent seulement à constater le fait en lui-même, comme fait général, qui s’est accompli dans la grande universalité des points de la terre, mais dans des périodes de temps différentes, et avec des conditions de vitesse et d’amplitude pareillement différentes.

On peut donc maintenant se représenter tout autour du globe, depuis le pôle boréal jusqu’au pôle austral, sur les mers et sur les continens, les directions actuelles de toutes les aiguilles de déclinaison, et regarder comme un fait acquis à a science, que, dans un siècle, toutes ces directions seront changées, les unes vers l’orient les autres vers l’occident, et, e problème qui se présente alors aux physiciens, c’est d’oblerver ces changemens individuels sur un très grand nombre le points, convenablement répartis dans toutes les régions, ous tous les climats ; de constater à des époques assez rapirochées leur amplitude, le sens dans lequel ils s’accomplisent et leurs périodes directes ou rétrogrades, en signalant en Dême temps les causes perturbatrices ou locales qui peuvent xercer quelque influence. Ces données qui exigent, tant de èle, tant d’exaclitude et un travail si persévérant, sont des ilémens nécessaires qui doivent s’ajouter à d’autres non Doins indispensables, dont nous parlerons plus loin; ce n’est u’après avoir recueilli toutes ces observations qu’il sera posible d’établir sur leurs véritables bases les lois générales du oagnétisme terrestre. Pour faciliter ces recherches et surtout îs comparaisons que l’on est sans cesse obligé de faire entre es déclinaisons des différons lieux, nous avons réuni dans B tableau suivant, pour l’hémisphère occidental à partir du léridien de Paris et pour l’hémisphère orienlal, toutes les léclinaisons de 5 en 5 degrés de latitude et de longitude. Ce

tableau correspond à l’année 1825, il a été composé presque exclusivement au moyen des belles cartes que M. le ca* pitaine Duperrey a publiées en 1836. Tous les physiciens savent maintenant avec quelle sagacité ce savant et habile marin a discuté toutes les observations qui avaient été faites à cette époque. Les opérations graphiques auxquelles il i fallu recourir pour relever les courbes de M. Duperrey e les intercalations qui sont devenues nécessaires pour ramene les déclinaisons à des degrés justes de latitude et de longitude ne permettent pas de regarder notre tableau commi parfaitement exact, surtout pour les latitudes élevées. Cependant, malgré les incertitudes qu’il peutoffrir surplusicur points, il nà’a semblé qu’il pourrait être d’un grand secour pour l’étude du magnétisme. On y remarque des irrégula rités qui pourront paraître choquantes : on verra, par exen pie, sur un même méridien ou sur un même parallèle, d( déclinaisons qui ne paraissent aucunement soumises à la h de continuité; mais elles ne doivent pas cependant être pris( pour des erreurs ; la plupart ont été vérifiées, sur la car elle-même et sur les documens originaux, quand il a été po< sible. La région qui présente les singularités les plus frap pantes est celle qui se trouve comprise entre le 40® et le 7i degré de latitude boréale et entre le 110' et le 140' deg de longitude orientale. Ce grand espace qui occupe les dei versants des monts Doourie et Stanovoy, qui comprend { sud le bassin du fleuve Amour et au nord le bassin du fleu Léna, forme en quelque sorte une île isolée où les déclina sons se portent vers l’occident, tandis que tout autour ell paraissent se porter vers l’orient. Cette région, il est vrai, ( encore peu explorée ; mais elle doit fixer particulièreme l’attention des voyageurs et des physiciens, il faut savoir quoi s’en tenir sur un fait aussi singulier.

Quelques physiciens semblent attacher une grande it portance à tracer sur le globe les lignes sans déclinaison po une époque donnée, et à suivre les mouveniens et les ii

flexions quelles prennent >» diverses époques ; mais il est difficile que ces lignes, considérées isolément, puissent conduire à quelque résultat général : leur déplacement est sans aucun doute lié d’une manière intime à tous les autres cliangemens de déclinaison qui s’accomplissent autour du globe, et c’est par l’ensemble seul de tous ces changements qu’il sera permis un jour de reconnaître si les variations de déclinaison sont réellement périodiques, si la durée de la période varie d’un lieu à l’autre, et s’il est possible de rapporter à une cause unique et générale les amplitudes des changemens de déclinaison des différons lieux pour un intervalle de temps donné, ou s’il faut les attribuer à des forces différentes, exerçant des actions locales plus ou moins étendues et plus ou moins profondes. Si, par exemple, les déclinaisons étaient troublées sur un hémisphère sans l’étre en môme temps sur 1 autre, il faudrait bien en conclure que la force directrice, au lieu d’étre unique et d’avoir son centre d’action près du centre de la terre, se trouve au contraire être une force multiple dont les centres d’actions sont pour chaque lieu assez voisins de la surface pour n’affecter sensiblement que les aiguilles qui sont les plus rapprochées d’elle. Cette question est fondamentale, et jusqu’à présent elle ne me semble point, résolue par l’ensemble des faits connus; il est peut-être même permis de dire que, contrairement aux opinions reçues, beaucoup de faits semblent indiquer quepour chaque région le centre d’action du magnétisme terrestre est iune distance assez considérable du centre de la terre.

Nous avons annoncé (t. 1, p. 3U) que, d’après les obserpations de Daniel Bernouilli et celles de La Torre, les trem- )lemens de terre et les éruptions volcaniques, ’ pouvaient luelquefois produire dans la déclinaison des perturbations ;onsidérables et permanentes. M. Capocci a annoncé dernièement à l’Académie que l’éruption du Vésuve du 1“" janvier 1839 avait, à Naples, brusquement diminué la déclinaison le plus d’un demi-degré.

§ II. Variations diurnes.

542. Nous avons indiqué (t. I, p. 339) le caractère général des variations diurnes, du moins pour l’hémisphère boréal-, nous devons ajouter ici que l’influence des saisons sur l’heure précise et sur l’étendue de ces variations n’est pas également bien constatée pour tous les points de cet hémisphère. Il faut encore de longues séries d’observations pour démêler en chaque lieu toutes les forces qui concourent à ce phénomène. Cependant, une question importante paraît être résolue par les travaux de divers expérimentateurs, et surtout par ceux des officiers delà Fénws ; c’est la question de savoir si les variations diurnes sont les mêmes sur les côtes orientales et sur les côtes occidentales d’un même continent. On comprend qu’il y a là une donnée essentielle pour l’explication du phénomène; car il y a une telle liaison entre le mouvement du soleil et les mouvemens diurnes de l’aiguille, qu’il eût été assez naturel de rapporter ces derniers à quelques changemens de température dans les couches superficielles du sol ; et, comme les eaux et les continens se trouvent à cel égard dans des conditions lout-à-fait différentes, les aiguilles placées sur les côtes orientales et occidentales ne pourraient guère sans doute présenter les mêmes variations. Or, les officiers de la F énus ont observé à Pèlropauloskoi, sur la côte occidentale du Kamtschatka , quant aux heures et aux amplitudes , les mêmes mouvemens diurnes qu’on aurait observés sur la côte orientale. L’inégale distribution de la chaleur à droite et à gauche du méridien magnétique ne paraît donc pas exercer une influence sensible sur les variations diurnes de l’aiguille aimantée.

Les mêmes officiers ont aussi constaté dans l’hémisphère austral , au Caliao, sur les côtes du Pérou , un fait important, déjà signalé par M. Gay et mis par lui totit-à-fail hors de doute sur plusieurs points de la côte du Chili, ei

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particulièrement à Valdivia , par une année entière d’observations.^ Dans ces parages, l’aiguille a pendant le jour trois temps d’arrêt ou une double oscillation : le malin elle marche à lest, dans le milieu de la journée elle rétrograde vers 1 ouest, puis dans la soirée, en parlant de trois ou quatre heures de l’après-midi , elle reprend son mouvement vers I est (Comptes-Rendus, t. II, p. 330, et t. II, p. 329) Aucun phénomène pareil n’a été observé, jusqu’à présent, dans 1 hémisphère boréal.

Avant que ce fait fût bien établi , on avait pensé que les variations diurnes australes étaient analogues aux variations boréales pour les heures et les amplitudes , mais contraires pour le sens du mouvement; et l’on était ainsi conduit à celle conséquence qu'il devait exister quelque part dans la zone équatoriale , soit près de l’équateur terrestre, soit près de l’équateur magnétique, une ligne sans variations diurnes car il est impossible de passer d’un mouvement à un mou’ vement contraire sans un point de repos. Maintenant, sans perdre de vue celle conséquence, il faut chercher celte ligne de repos , si elle existe, ses déplacemens annuels ou séculaires si elle en offre; mais en même temps il faut examiner létendue et les limites géographiques de ce mouvement diurne a double oscillation , en constater toutes les circonstances par rapport aux saisons et aux conditions géologiques

et hydrographiques , et chercher enfin s’il ne serait pas luimême un mode particulier du passage de l’hémisphère bo- •éal à l’hémisphère austral , sur une certaine zone dont il faudrait déterminer la position par rapport à l’équateur terrestre ou à l’équateur magnétique.

On voit que les variations diurnes ne présentent pas à nos recherches un sujet moins vaste que les déclinaisons elles-

nêmes, et que ce sujet se complique de circonstances nourelles très extraordinaires.

Quant à la cause qui produit ces mouvemens, on ne sait îas, jusqu’à présent, si elle est une force secondaire ou per-

lurbatrice mise en jeu acciileulellement sous l’influence de la chaleur, de la lumière ou du rayonnement solaire , ou si elle est la force magnétique elle- même , éprouvant intégralement dans sa direction et son intensité des raodiOcations journalières qui changent périodiquement ses effets sur l’hémisphère éclairé de la terre; car, les aiguilles peuvent bien éprouver des perturbations pendant la nuit, mais, en général, elles n’éprouvent pas des variations aussi sensibles , aussi régulières que pendant le jour. Nous devons remarquer, toutefois , que cette distinction ne s’applique pas également à toutes les théories du magnétisme terrestre, puisque dans la théorie des courants, soit profonds, soit superficiels , la cause perturbatrice se confondrait aisément avec la cause générale.

Les variations diurnes sont particulièrement affectées par les aurores boréales , comme nous le verrons § VI ; mais il ne paraît pas que les tremblements de terre, qui agissen quelquefois sur la déclinaison elle— même , jiuissent déranger la régularité du mouvement diurne; autrement que pai une simple action mécanique. Ce fait a été encore confirmi récemment dans le voyage de la Vénus, puisque la marchi diurne de l’aiguille n’a pas été altérée à Acapulco , sur li côte occidentale du Mexique, par les tremblemens de terr fréquents qui se faisaient sentir à une assez petite distanc sur toute la côte orientale.

§ III. Inclinaison.

543. L’inclinaison semble avoir, pour chaque point de 1 terre, un mouvement progressif comme la déclinaison ; mais d’après le tableau que nous avons donné pour Paris (t. I p. 338), on voit que rien encore ne semble indiquer que c mouvement approche du terme où il doive se ralentir sen siblement, soit pour rester stationnaire, soit pour deveni rétrograde. Il n’y a guère qu’un demi-siècle que l’on sait ob server l’inclinaison avec une exactitude suffisante, et dan

cet intervalle elle a été irrégulièrement, mais à peu près continuellement, décroissante à Paris, sans qu’on observe à cet égard une différence sensible entre les dernières années et les années antérieures.

Ce que nous avons dit de la déclinaison s’applique à 1 inclinaison. Ce n’est pas en considérant ce qui arrive à Paris ni même en Europe que l’on peut arriver à quelque déduction importante pour la science. Les phénomènes du magnétisme , comme ceux de la distribution de la chaleur, du mouvement de l’atmosphère et de l’équilibre des eaux appartiennent essentiellement au globe entier de la terre. Sur ces sujets, les observations locales faites avec la plus scrupuleuse assiduité pendant de longues suites d’années , ne peuvent être considérées, en dernier résultat, que comme des points lumineux imperceptibles, qui doivent être accumulés et pressés en nombre infini pour donner une lumière sensible. Il faut donc multiplier de toutes parts des séries d’observations séculaires avant de hasarder sur les lois de ces phénomènes des conclusions qui seraient prématurées ; mais comme il n’y a guère d’espoir que tous les pays , même en ne comptant que les plus civilisés , puissent concourir avec le même zèle ou le même succès à des recherches de cette nature , il est bon de suppléer, par des méthodes expéditives, aux données qui manqueront infailliblement sur un grand nombre de points. C’est par ces considérations que la science attache une importance particulière à connaître la marche des phénomènes dans telles ou telles régions , qui sont en quelque sorte ses lieux de prédilection. Pour le magnétisme, et surtout pour ce qui regarde l’inclinaison et l’intensité, les régions importantes sont celles de Véquateur ’m.aqnétique et despôies magnétiques. On conçoit en effet que, si l'équateur magnétique était parfaitement connu dans toutes ses sinuosités, qu’il le fût aussi dans tous les déplaceœens et les déformations qu’il éprouve d’une époque à une autre; quêta situation des deux pôles magnétiques et la loi de leurs mou-

veraents fût de môme une donnée acquise à la science , il suffirait sans doute de connaître les variations derinclinaison, de ia déclinaison et de Tinlensilé sur un nombre de points bien plus restreints pour découvrir enfin la loi suivant laquelle s’accomplissent tous les changements magnétiques que nous observons.

La direction de l’équateur magnétique a été déterminée dans plus de la moitié de son cours par un assez grand nombre d’expériences. Cette portion la plus étudiée comprend l’océan Atlantique, les côtes orientale et occidentale de l’Amérique et le grand océan équinoxial jusqu’au 150® degré de longitude; puis, le grand archipel d’Asie depuis Bornéo Jusqu’au 175® degré de longitude orientale; mais l’intérieur de l’Amérique, toute l’Afrique et l’océan indien ne présentent encore qu’un petit nombre d’obsenations isolées. On voit sur la figure 405 la trace de la moitié la mieux connue de l’équateur magnétique , sauf la partie de l’océan atlantique qui n’a pu être indiquée par ce genre de représentation. Cette carte est due aussi à M. Duperrey ; elle est particulièrement destinée à /aire voir la position géographique des pôles , et le tracé des courbes qu’on obtiendrait en promenant à partir de l’équateur terrestre des boussoles de déclinaison vers chaque pôle , sous la condition qu’en chaque lieu le méridien magnétique fût le point osculaleur de la courbe décrite, ou que la direction de l’aiguille de déclinaison fût la tangente de cette courbe. Les lignes irrégulières qui ont été ainsi obtenues par M. Duperrey, de dix en dix degrés de longitude, ont l’avantage de donner à la première vue une idée générale de la déclinaison ou de la trace des méridiens magnétiques d’un pôle à l’autre. Les autres lignes, qui vont de l’est à l’ouest et qui sont perpendiculaires aux premières, sont celles qu’on obtiendrait avec la boussole d’inclinaison, en la promenant, sous la double condition qu’en chaque lieu l’aiguille d’inclinaison fût verticale, et que le plan de rotation dans lequel elle peut alors se

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mouvoir fût le plan osculateur de la courbe décrite à la surface de la terre. Ces courbes sonten quelque sorte des parallèles magnétiques; mais, cependant, la discussion des expériences a fait voir qu’elles ne sont ni des courbes d’égale inclinaison, ni des courbes d’égale intensité.

Pour déterminer expérimentalement les positions géographiques des différents points de l’équateur magnétique

on se sert de la formule suivante, sur laquelle nous reviendrons § V :

i est une inclinaison assez voisine de l’équateur magnétique pour ne pas dépasser 25 ou 30°.

m est la latitude magnétique, c’est-à-dire l’arccorapris entre équateur magnétique et la station où l’on observe l’inclilaison t, cet arc étant compté sur le méridien magnétique de a station.

Pour fixer sur le globe ou sur la carte un point de l’équaeur magnétique, tout se réduit donc à observer au sud ou U nord de l’équateur une inclinaison inférieure à 30° à déerminer soigneusement la longitude et la latitude terrestres U heu de l’observation, ainsi que sa déclinaison, à tracer sur ï carte le méridien magnétique correspondant, et à prendre ur sa direction un arc égal à la valeur de m donnée par la irmule précédente; l’extrémité de cet arc est l’un des points e l’équateur magnétique, dont il est facile alors de délermi- 6r les coordonnées géographiques.

Au reste, pour suppléer à ce que la figure 405 ne peut as représenter, je donne dans le tableau suivant, d’après [. Duperrey, de 10 en 10 degrés de longitude, les diverses ttludes australes ou boréales auxquelles l’équaleur magné-

que coupe les méridiens terrestres correspondans pour l’anie 1824,