CHAP. II. — INTENSITÉ MAGUËTIQUE DE LA TERRE

nombres .d*osciUations n et n' que fait la même aiguille dans le même temps, il faut, pom* airoir le rapport des forces magnétiques , multiplier le rapport carré des nombres d'oscillations par le rapport renyers^ des cosinus d'inclinaison.

Cette méthode d'observation «emble avoir quelque avantage sur la précédente : V parce qu'il faut un artiste très-habile pour faire une aiguille d'inclinaison toiérablement 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'aigu^le d'inclinaison offrent beaucoup plus de frottement que le (il de soie sans torsion qui suspend r«iguille de déclinaison. Cependant, il 7 a dans les oscillations horizontales une source d'erreur inéviuMe : l'un des pôles de l'aiguiUe ayant une tendance à plonger au-dessous de l'horizon , il en résulte que le prolongement du fil 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. Il est d'autant plus nécessaire de signaler cette cause d'erreur qu'elle a échappé aux plus habiles observateurs , bien qu'elle soit assez influente pour rendre tout à fiiit incomparables les observations faites en d^ lieux où l'incUnaison est très-différente.

On voit (Px.. 16, FiG. 19, 20) la boussole d'intensité de M. Gambey : la caisse ronde est de bois ; elle se couvre d'un verre , et en outre elle est percée de deux fenêtres rondes opposées pour viser à l'index i de l'aiguille au moyen de la lunette /.

En discutant les observations d'intensité qui ont été faites en différents 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 environ une fois et demie aussi grande qu'à l'équateur. Dans le même heu elle paraît changer aussi avec les variations diurnes; mais les différences trèspetites qu'elle éprouve demandent à être constatées par de nouvelles observations.

188. Be l*aetion de la teive sar le fer doax. — La terre ^erce une action continuelle sur toutes les substances qui con- I. 27

418 LIVRE m. — HAGM&TISIIE ET ftLECTRIGITË.

tiennent du magnétisme; eDe figit comme' un vaste aimaiit qui

> liiit sans cesse eiFortpour attirer #u repousser les fluides décomposés , et pour décomposer les fluides naturels. Les ^difSérents corps magnétiques répandus sur la. surface du globe réaûleat plus ou moins à cette puissance universelle, suivant Tintensité de leur force coerciinre, mais tous en éprouvent quelque modification. Le fer doux est , sous ce point de vue , le corps le plus curieux à étudier, puisqu'il n'offre aucune résistance à la s^»aration de ses fluides , et qu'il ne conserve rien des actions magnétiques qu'il a subies. Les expériences- suivantes nous donneront une idée des {^énomènes qu'il présente.

Une barre de' fer doux d'environ 1 nuetre de longueur est

- mise en présence d*une petite «iguilie d'épreuve (Pl. lÔ, Fi«. 12). Quand la barre est tenue verticalement, qu à peu près dans la direction de Tinclinaison , elle prend un pôle ausMd à son extrémité inférieure «, et un pôle boréal à son cntràaité supérieure e. C'est ce qu'il est facile de voir par les- actions attractives et répulsives qu'elle exeree sur l'un ou l'autre pôle de l'aiguille lorsqu'on la fait glisser, de haut en bas ou de bas en haut, pour amener successivement en présence toutes le$ parties

' ^le sa longueur.

Pour s'assurer que le fer est sans force ooereitive^ et que c'est bien l'action terrestre qui décompose son magnétisme ,- ii suffit >de retourner rapidement la barre, Textrëmité e en haut^ Textrémité e en bas ; alors le pôle austral reste en bas, et le pôle boréal en haut : le second est cette fois en ^, et le premier eu «'» Ainsi, les fluides ont été instantanément recomposés par leur action mutuelle, et instantanément décomposés en sens- inverse par l'action terrestre.

Ce qui se manifeste* d'une manière si frappante sur unebaire •d'une certaine longueur se manifeste avec moins d'intensité sur tine pièce plus courte 'dans le sens de l'indinsâson : c'^st pourquoi l'effet semble à «peu "près nul lorsqu'on tient la barrei hoit- «mtalement, et surtout' dans^ une position perpendâculaire au

' méridien' magnétique.

Sous Tinfluence de l'aimant terrestre,* tous les oorps^Maguétiques deviennent donc de véritables aimants ,- mais^ des ornants à pôles mobiles et changeants , de. telle sorte qu'il suffit <le les retourner de hnut^ bas^pourique leurs-pôles «e veoweiwnt, et de varier un peu* lenr^ poôtion* pour- que leurs pôle»<6praQfent

CmP. II. — ACTira DE LA TBRAE. - 419

quelques déplacements dans rintërieur de leur substance. Ce résultat nous indique combien il y a de précautions àf^iendre lorsqu'on veut faire avec les boussoles des observatioas eiacles; car le -fer, qui entre dans la construction des édifices, a^t de deux manières sur les aiguilles aimantées : il agit par la décomposition magnétique qu'il éprouve de la part de l'aiguille ellemême, et il agit surtout par les fluides libres que la terre y maintient dans un état pfrmanent de séparation. Avec qudques soins, Ton peut aisément reconnaître les perturbatîona locales qui résulteraient de cette cause ; car dans un espace un peu c^nsidé-^ rable, dçins une lieue carrée par exemple, Tactîon- terrestre ne produit en général que quelques mimites de différence, soit dans riiiclinaison, soit dans la déclinaison.

190. Des Mmses méeaiiiqves «t etataHqnes •qv&.oBt.viie lalaenee uwt Ui foroe eoereidve. •— Ijorsqu^une barre de fer doux est soumise à l'action magnétique de la terre, il su£Bt de la frapper de quelques coups de marteau à l'une ou Vautre de ses extrémités, pour fixer au moins en partie les fluides décomposés par lesquels elle agit sur Taiguille. Âpres 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 même extrémité. Ainsi, la p^cussion donne au fer doux de la force coercitive; cette force est sans doute locale et n'existe 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 par-' vient à r-aimanter en sens contraii*e; On peut ainsi renverser ses pôles autant de fois que l'on veut; et, ce qui est-encore digne de remarque, c'est qii'après' quelques jours , ou quelquefois même après quelquei heures, la fotce coercitive a disparu, et il faut de nouveaux chocs pour la reprodu ve .

Cette expérience ourieuse* lionne la clef d'un grand nombre de phénomènes 5 sur lesqjaels j'insisterai, d'autant plus- volcintiers que personne, à ma connaissance, li'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, 'chinffgîen de Rimini, qui observa le premier la transformation 'du' fer en aimant; il»fit cette remarque^' vers 1590 , sur une baire de fer qui avait soutenu quelque oonstruotion- en brique -sur le ••mmei d'une «tour de l'église de Ssûnt^Augustin. Plus tord , ^vars- 1680, Gassendi

420 LIVRE m. — MAGNËTISME ET ËLECTRICITË.

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 muldpiiées, et Ton a reconnu qu'un morceau d^ fer un peu rouillé est .presque toujours un aimant plus ou moins fort; qu'il en est de même de la fonte , de l'acier et des autres substances ms^étiques; enfin, l'on a reconnu que la roiijUle, ou l'oxydation, n'est pas du tout nécessaire pour qu'un corps s'aimanto , 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 aimants, et il n'est pas rare que les aigiJÛUes, les instruments tranchants et les auU'es objets d'acier pré* sentent des ti^aces de magnétisme polaire. Dans tous ces phénomènes, ce n'est ni l'action chimique ni l'action mécanique 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 déplacements chimiques ou mécaniques qu'éprouvent les molécules. Pour m'en assurer par l'expérience , il m'a suffi de comparer les quantités de magnétisme que prennent les corps, suivant la position qu*on leur donne , par rapport a la direction de la force terrestre. Dans une position verticale, ils s'aimantent fortement par l'oxydation ou par les actions mécaniques , et le pôle austral est toujours en bas. Dans des positions plusobliques, l'effet 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 aimants très-puissants, soit avec du fil de fer, soit avec des barres de fer ou d'acier. Pour aimanter des fils de fer sans aimant, il suffit d'en couper trente ou quarante bouts, de la longueur de 30 ou 40 centimètres par exemple , et , en les tenant verticalement , de les tordre sur eux-mêmes , un à un , jusqu*à les rendre roides et cassants : chacun d*eux devient fortement magnétique , et on les réunit ensuite pour en former des faisceaux , avec lesquels on aimante les plus gros barreaux par dès 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

CHAP. n. — ACTION DE LA TERRE. 421

suffit de les frotter dans le même sens ayec une barre de fer

verticale.

Les aimants naturels n'étant que des oxydes 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 monde , et , sans admettre qu*à l'origine le fer fôt dans son état pur et métallique , il est certain que les comiMoaisons dans lesquelles il est engagé à la sur&ce 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 éléments pondérables , et l'on peut dire avec certitude qu'à chaque instant il y en a qui se décomposent, 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 aimants naturels , soit dans ceux que possèdent les Chinois depuis plus de trois mille ans , soit dans ceux <pn furent observés par Pythagore et Platon, soit dans ceux que nous exploitons aujourd'hui et qui servent à nos recherches.

Il n'y a donc, à notre connaissance, que du magnétisme dé- ^loppé qui puisse développer le magnétisme.

Cette conclusion a été rigoureuse jusqu'à la découverte de Telectro-magnétisme , qui a ouvert un nouveau champ dans les Pences en démontrant, conune nous le verrons dans Tune des sections suivantes, que Télectricité aussi peut développer du magnétisme.

191. Be l*ftetl#ii de la terre s» le fer des Tateseavx, et 4et nioyeBS de earrlger la dévIaClom «ae la boaMole ea épNaTe. — De grandes masses de fer sont employées dans nos ▼aisseaux : les unes font partie de sa 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 cibles, les barriques et les outik de toute espèce. Tous ces corps

4fS LIVRE m. — MÀG9IÉT1SME ET ÉLECTBIGITË.

magnéûqpies , disperses çà et là- dans les différentes panies du bâtiment, doivent exercer sur la boussole et exercent en effet une action considérable; Les^éviationsproduiliâspav cette cause méritent -toute ratMntiofi dai physieiens; elles s'élèrent quelquefois à 15 on 20* , et fussent^elles 15 ou ^O fais moiadves , elles seraient enooire plus que suflBMntcs pour exposer les navigaieois à de grands dangers.

n paraît qijpe c'est Wakft, astronotna-do l'expédttioit de Cook, qui ay le pt^miei''^ signalé cette souucé d'erreurs dans^leex^haertion» à la *m» : plus tard , leur véritable cause fntrindsquée par Downie , et c'esl -le capitsdne Flindem^ célèbne par sea* déeou* vMtes et^ar son intrépiditéi^* qui fit le -preRiier qoelqHea essais heureux pottir<'s'en metlte à Tabri* Il y a^qoelcpiea années, M« Bain )a rappelé ratcamiôn* sur ce point faapertant^ plusieurs oflieiers de la marine anglaise^ en ontfak Tobjet de leurs re* cherdies^ el le profeMeur Bàrlow^de'WôohrichaJété ca«ir€Riiia parla Société Royale de Londres pourtefc heureux résultats aux* quels il a été conduit en* s'ocdupant de cette* question. C*est louvrage de« M; BarkMr qui^^nnus^servira de guide ^dansi ce* qua notts^aliona-dàrei

Dans un vaisseau, Faiguille de la boussole peut être décriée: l"* par lés 'décompfVsitîéna da flnide qu^elie'iexd€e 'elie*niéne da»s> les* subsianeesr^ magnétiques; S'^par rétffi magnétiqiie'permanant 'que"ces substances peuvent avôir-en"reim deleur farce coercitiTe ; 3*^ par l'état magnétique' passag^tr-'qii'eHiss prennent sous rinfluence *de l'aimant terrestre.

La pretidière cause n^ peut produire xpiexie faiUea efi^t^; et l'on s'en garantit sûi'enient etk'^l^caMiVhabimcàê à une distance assez grande de touftees.les pièces 'de>fèr, ce qui «esi'towjoui^^possibie.

La seconde cause atirsit vm remède facile' j o» 'Taiguilie aimantée se trouvant îplacée, à l'^rd'des divers pâles 'OU centres magnétiques du vaisseau, à une distance très-grande car rapport à sa longueur-, il* en résukè que chacun » dé ces centres agit sur eHe par un couple. Par la t^nnpositténide&to» cea ceaples par» tiels, on aurait detee u*' coopte ré$ultàftt qui resterait toiqoaw le même dans tchisles «climats et pow^tôutea les positm» de vaisseau. Ge coilple, à son teury se compoaerâi«*a)»ee*'le couple terrest^, et c'est là ce qni produisit 'la déviaiiM'^e l'aiguille. Mais dans le même lieu , quand ievaissean* tiiuniea«k sur lui-

CHAP. lU — ÂCTI(K« 5B LA TERRE. 413

même auloi» d'un, axe Tertical y le couple terrestre conserranc. la même direction dans Yesçme , et le couplé du vaisseau tour*» naut a^wc lui, ou vok .q^'îLen résukcrait une déviation va** riable,âU6oeptib>Idid'un>maxiniiiaa»'à droite du méridien magnétique, et d'un autre maximum' égal à sa > gauche ; de telle sorte qu6 la iii0yeane entre ces ^deux positions extrêmes de TaigiBlIe doBoerait sa Ynûe* dii^sctionu Pour d'autres laiâtudea, le couple terreitre serait plus intense* ou^plus^oblique; mais la déclinaison se trouverait encore de la même manière , par la rotaïkm comtf plètedu vaisseau autour d'un ax& verticaK

Ëafin^ la troisième cause est phi»^ puissante tpte ^es deux pin«» mières,* et ses effets, sans cesse variaÛes, sonlanssi plus di£b3les> à appcédkr et à corrigix. Nbus aUon&^ur un moment supposerqu eUe agisse seule pour^ dévier TaiguiUe aimantée-.* Alors A- est ' dair que tmus les corps magnétiques du vaisseau deviennent desaimants à pôles changeants; quand le vaisseau tourne sun luimême' dans un sens ou dans TaulM,- ces corps se présentent vai»« trement à Taotion > de- la. terre , et éprouvent de sa part des 'dé» . compesîtk^s diffîrentes.- Ces phénomènes , déjà si compliqués dans le^même lieu, se ccmipliquent encore, quand le vaissMiur^ ^ sillonnant les mers, passe successivement dans des contrées, où le couple terrestre change de direction ou idUntensîté. Tous ces ^ effets divers ne peuvent être ni prédits ni mâme indiqués par la théorie, et ce rCesiJcpxe par des essais plus ou moins ^ingéineax que Ton peut lés neutraliser. Voici les moy^is que propose tt. Barlow pour*y parvenir.

Le bâtiment étant dans une rade tranquille- où Von peut lei* virer de bofd-, on choisit à quelque distance sur le rivage un* lisu d'où Yotk puisse Tapercevoir dans toutes les posiboos qaiL preâden touraianftisur lui^^mémei Là s'établit un observateur avec une* boussole et un théodolite , ou quelque autre instru-* ment {HTopre à «nesurerlés angle». Sur le vaisseau, près de la boas&ole déjà fixée- dans rhabitaole*, est un autre ofaèervateur , ayant aussi, un instrument pareil. A un signal donné, les-obseï^ vaiain visent Tua à l'autre, et chacun d*éux détermine l'angle > de son aiguille avec Taxe de sa lunette. Puiscpie les observa*» teucs se regiirdent , les axes des deux lunettes ne font qu'mie seule et m^me ligne, que^ous appellerons Is.. ligne* centrale:

Or, la boussoto du rivage n*éprouvant point de perturbation, il esk^éwlent queysi la boussole du vaisseau n'en éprouvait pas, .

4S4 LIVRE m. — MAGNÉTISME ET ÉLECTRICITÉ,

les deux aiguilles seraient parallèles et feraient le même angle avec la ligne centrale , car la distance de quelques centaines de mètres qui se trouve entre elles ne peut pas produire de changement sensible dans la déclinaison. Donc, la diflference de ces angles est la déviation produite par les corps magnétiques du vaisseau à Tinstant 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 rumb de vent qu il parcourt, ou à chaque angle de 10 ou 12* 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 bob, qui peut faire une révolution complète autour de la verticale du pivot de Taiguille. Cette cage est représentée (Pl. 16, Fig. 18). Sur l'un des cotés on voit , de distance en distance , des trous qui sont destinés à recevoir le compensateur magnétique; 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 tige f, en cuivre rouge , de 1 pouce et j de diamètre , et de deux plaques de fer ff^ de 12 ou 13 pouces de diamètre (mesures anglaises), d'une épaisseur telle que le pied carré pèse 3 livres. Ces deux plaques sont séparées par une feuille de carton,' et pressées Tune contre l'autre au centre par Técrou extérieur de la tige de cuivre, et sur les bords par trois petits écrous en fer; voilà tout Tappareil : on le dispose conune il est reprétenté dans U figure 18. Alors, la cage en bois emportant le compensateur dans son mouvement de rotation, Taiguille de la boussole en est affectée diversement dans les différents azimuts, et, par des tâtonnements , on arrive enfin à lui faire éprouver de la sorte toute la série des déviations qu'elle éprouvait sur le vaisseau. Cela fait, on marque soigneusement la position du centre de la plaque par rapport à Taiguille de la boussole, et quand celle-o a repris sa place sur le vaisseau, on ajuste le compensateur sur le