CHAPITRE IV

SUR LES VARIATIONS PÉRIODIQUES ET LES PERTURBATIONS DU MAGNÉTISME TERRESTRE.

Les observations faites dans les stations magnétiques terrestres du monde entier et qui se sont surtout systématisées depuis qu'on enregistre photographiquement les variations des éléments magnétiqües ont mis nettement en évidence pour tous les éléments, et dans tous les lieux du Globe :

1° Une période diurne très nette (solar diurnal variation, comme disent les Anglais) dont les phases sont intimement liées avec la position du Soleil par rapport au méridien ;

2° Une variation annuelle de cette période diurne, l'amplitude de celle-ci étant bien plus grande en été qu’en hiver dans l’hémisphère Nord, et inversement dans l'hémisphère Sud;

3° Une période de la variation diurne identique à celle des taches solaires, et telle, que l'amplitude diurne est plus grande lors du maximum que lors du minimum des taches ;

4° L'existence de jours et de périodes de perturbations magnétiques irrégulières et d’orages magnétiques, qui sont plus nombreux et d’une amplitude plus grande lors du maximum des taches solaires, étant relativement rares et peu importants vers l’époque du minimum des taches.

Dans l'étude de ces phénomènes qui va suivre, nous nous proposons de montrer que les propositions établies au Chapitre [ permettent, semble-t-il, de jeter une clarté inattendue sur les circonstances qui produisent ces variations si complexes et si mystérieuses du magnétisme terrestre.

Dans une première Partie nous examinerons plus particulièrement ce qui concerne les variations régulières des éléments magnétiques, c’est-à-dire la période diurne et les variations annuelles et undécennales.

Dans une seconde Partie nous étudierons les variations irrégulières du magnétüisme terrestre, c’est-à-dire les perturbations et les orages magnétiques.

Enfin dans une troisième Partie nous traiterons brièvement des effets produits sur le magnétisme terrestre par les éclipses de Soleil.

À. — Variations périodiques des éléments magnétiques.

[. Variation diurne. — Dans ce bref exposé de l’état actuel de la question nous ne suivrons pas, pour plus de clarté, l’ordre chronologique, et nous arriverons immédiatement aux travaux relativement récents de M. Arthur Schuster qui a le premier, semble-t-il, porté le problème sur son véritable terrain en appliquant, à l'exemple de Gauss, l'Analyse mathématique à l’étude de la période diurne.

En 1830, dans son célèbre Mémoire Allgemeine Theortie des Erdmagnetismus, Gauss exprima le potentiel à la surface de la Terre en une série harmonique de 24 termes; il montra dans ce Mémoire que, si les composantes horizontales de la force magnétique étaient connues sur toute la surface de la Terre, on pourrait en déduire l'expression du potentiel sans qu’il soit nécessaire de connaître la composante verticale; et il montra comment la connaissance de cette dernière pouvait permettre de distinguer dans l’expression du potentiel les termes qui dépendent d'une cause extérieure de ceux qui dépendent d’une action intérieure à la surface de la Terre.

Dans un premier Mémoire (') M. Arthur Schuster, après avoir montré que les variations diurnes de l’aiguille aimantée ne peuvent pas être dues à des courants verticaux circulant de la Terre à l'atmosphère à travers la surface du Globe (ce qui l'amène à conclure que l'aiguille aimantée n’est pas immergée dans le système de forces qui produit ses variations) entreprend de rechercher si ce système est au-dessus ou au-dessous de nous. Il rappelle, pour cela, que, puisque l'unité de pôle est assujettie à la condition de n’être pas immergée dans le système agissant sur elle, le potentiel V doit être soumis à la condition

d2N\ He TEA d2N dx? dy: | dz

ou à une condition équivalente dépendant du système de coordonnées employées. Il en déduit deux expressions possibles pour le potentiel, l’une dans l’hypothèse de causes situées au-dessus de nous et qui contient les puissances de la distance rau centre de la Terre en numérateur, l’autre dans l'hypothèse d'un système situé sous nos pieds etqui renferme les puissances der en dénominateur. Or l'expression de la force verticale étant