KT N0,027 1080; 12 TO

Or, d’après Faraday, ce sont les variations de la valeurde à #, dues au rayonnement solaire, qui produiraient la période diurne de l'aiguille aimantée. Si nous supposons que la chaleur due au rayonnement du Soleil dans l'atmosphère, devienne capable, à un moment donné, non seulement de diminuer, dans une certaine proportion, la perméabilité magnétique de l'atmosphère, mais même de la supprimer complètement, le champ terrestre serait au maximum diminué de 0,0000001412 (‘). Or, la période diurne produit (les années de minima des taches, c’est-à-dire lorsqu'elle est elle-même minima) une variation du champ terrestre égale à o,00021, c’est-à-dire 1500 fois plus grande que celle qui se produirait si la perméabilité magnétique de l’atmosphère était tout d’un coup supprimée.

Les propriétés magnétiques de l'atmosphère ne peuvent donc avoir que des effets infimes sur le champ terrestre et, en particulier, elles ne peuvent produire qu'une fraction complètement négligeable de la période diurne.

Dans cette discussion nous avons, à dessein, exagéré considérablement toutes les circonstances les plus favorables à la théorie de Faraday. Il semble donc, en définitive, que cette idée du grand physicien doit être abandonnée.

3° Action des courants telluriques. — Nous ne rappelons que pour mémoire Ja théorie d’après laquelle la période diurne serait due aux courants qui cireulent dans l'écorce terrestre. Les travaux de M. Schuster que nous avons analysés plus haut et dont les résultats sont inconciliables avec cette théorie, suffiraient à la faire rejeter. D'ailleurs, Aïry a montré (?), par une discussion détaillée, qu'il n’y à aucune connexion entre la période diurne de l'aiguille aimantée et

(1) Cette variation ne pourrait être décelée par nos appareils d'observation les plus sensibles, tant elle est insignifiante.

(2) Phuos Trans, CLX, p. 226.

les variations des courants telluriques que l’on enregistre d’une manière continue =) à Greenwich et en d’autres stations.

L'idée que la variation diurne du magnétisme terrestre doit être produite par des courants électriques cireulant dans l'atmosphère à été émise par Balfour Stewart. En réalité, l’origine de cette idée se trouvait déjà dans Gauss qui a dit quelque part (!) : « Si les agents immédiats des variations magnétiques sont en partie extérieurs à la surface terrestre, et si nous éliminons des fantaisies sans fondement (bodenlose Phantasien), nous ne pouvons songer qu'à des courants galvaniques. Or, l'air atmosphérique, pas plus que le vide, ne conduit de tels courants. Il y a donc là une énigme... ».

La généralité des physiciens qui s'occupent de magnétisme terrestre s’accordent actuellement pour attribuer la période diurne à de pareils courants, sans que, à notre connaissance, on ait rationnellement étudié la possibilité de ceuxel, et le rôle exact du Soleil dans leur production. Seul, Balfour Stewart a émis quelques idées là-dessus, et nous allons voir que, sous la forme qu’il leur a donnée, elles soulèvent de graves objections.

Les considérations suivantes ne seront done pas tout à fait inutiles, si elles peuvent apporter quelque lumière sur ces points si essentiels et, cependant, si obscurs encore :

Le Soleil joue, incontestablement, un rôle important dans la production de la période diurne; d’une part, en effet, celle-ci est, comme nous le verrons dans la suite de ce Chapitre, affectée par les variations de l’activité solaire, et par la position de la Terre sur l’écliptique; d'autre part, la période diurne en un lieu, a toute son amplitude pendant les heures de la plus grande insolation (de 9" du matin à 3° de l'après-midi), tandis que l'aiguille aimantée ne varie que très peu pendant le reste de la Journée et la nuit, c’est-à-dire que l’agent de cette variàtion a une intensité qui varie comme l’insolation. La variation diurne de la force totale a son élongation maxima au voisinage du moment où le Soleil passe au méridien, et, plus exactement, lorsqu'il passe au méridien magnétique.

Mais, tout d'abord, peut-il exister des courants galvaniques dans les hautes couches de l’atmosphère? Il n’est pas douteux que, comme le pensait Balfour Stewart, les mouvements de convection de ces couches doivent, sous l'influence de l'induction par la Terre, y engendrer des forces électromotrices... Mais, vu la faible valeur du champ terrestre, celles-ci doivent être extrêmement faibles par unité de longueur, comme l'indique le calcul. Et, d'autre part, on sait (?) que le passage de l'électricité à travers les gaz raréfiés ne peut se produire nor-

(!) Allgemeine Theorie des Erdmagnetismus, p.36. (2) Congrès Internat. de Physique, 1900. « Les gaz envisagés comme diélectriques ». BOUTY.

malement qu’à partir d’une différence de potentiel minima qui est toujours extrêmement grande et de beaucoup supérieure à celle que peut produire l’induction par le champ terrestre. C’est ce que MM. J.-J. Thomson, Bouty et d’autres ont nettement montré. La proposition établie au Chapitre | nous permet de résoudre aisément cette difficulté. On sait, actuellement, qu'un gaz raréfé, à condition d'être parcouru par une décharge auxiliaire, devient apte à conduire un courant dont la force électromotrice est aussi faible qu'on veut. Ce résultat a été étendu, et il a été montré (‘) que chaque fois qu’un gaz est illuminé électriquement (par exemple, sous l'influence des ondes hertziennes) il se laisse traverser par un courant de force électromotrice extrêmement faible (?). Donc, sous l'influence des ondes hertziennes émancées du Soleil, les couches supérieures de l'aimosphére deviennent aptes à laisser passer les courants produits par l'induction terrestre ; et l'intensité de ces courants doit varier en un lieu comme l’insolation el redevenir eætrémement faible quand le Soleil est sous l'horizon. Ainsi s'explique que la variation diurne a toute son amplitude pendant les heures de la plus grande insolation.

Balfour Stewart pensait que c’est l'augmentation de température produite par le Soleil dans l'atmosphère supérieure qui permet la production de ces courants; mais cette explication n’est pas admissible, car il est démontré actuellement (*)que la différence de potentiel explosive diminue, il est vrai, sous l’influence de la température, mais de quantités extrêmement faibles, et reste ellemême très grande tant qu'on n'atteint pas la température du rouge. D'ailleurs, si cette hypothèse était vraie, la période diurne devrait avoir sa plus grande amplitüde lors du minimum des taches solaires, puisque la chaleur rayonnée du Soleil est maxima à ce moment (“). Or, c’est le contraire qui a lieu.

Ayant ainsi démontré la possibilité des courants électriques cireulant dans l'atmosphère supérieure, on peut se demander quelles doivent être la distribution de ces courants ef leurs variations avec les heures du jour, pour produire la période diurne. Il est certain que, sous cette forme, le problème est indéterminé et admet un grand nombre de solutions différentes. Pour le déterminer davantage, il fautque ces courants soient assujettis à des conditions bien définies, par exemple à n'avoir pas de composante verticale, c'est-à-dire, à circuler dans une couche sphérique très mince de l'atmosphère concentrique à la Terre. M. Schuster a calculé dans cette hypothèse (*) que la variation diurne peut être

(1) Wien. Annalen, VIL, p. 553 et 614; XIX, p. 782 et 813; XXXI, p.545; XXXV, p.220; Proceed. Roy. Soc. XEII; p.377.

(2) Ricur. Rend. della R. Acad. dei Lincei, 7 nov. 1897, et Rend. della R. Acad. di Bologna, 29 Mai 1898.

(5) V. Rapports du Congrès International de Physique 1900. « Les gaz envisagés comme diélectriques », par M. Bouty.

(*) Loc. cit.

produite par un ensemble de courants dont il a déterminé pour diverses latitudes l'intensité et la direction aux diverses heures du jour.

Mais il semble difficile d'accepter sur ce point la manière de voir de M. Arthur Schuster. Tout d’abord la condition à laquelle il assujettit ces courants (à savoir qu'ils n’ont pas de composante verticale) nous parait une hypothèse non fondée: la formule de Laplace, par exemple, permet de voir, en effet, que l'épaisseur de la couche atmosphérique où la raréfaction est suffisante pour permettre le passage des courants dans les conditions déterminées ci-dessus, est loin d’être négligeable par rapport à la distance de ces couches à la surface de la Terre, et est même plus grande que cette distance. D'autre part, si l’on examine les nombres qui, d’après le calcul de Schuster, représenteraient l'intensité et la direction de ces courants aux diverses heures du jour, pour Greenwich, par exemple, nous voyons que: 1° {a direction de ces courants exécute progressivement une rotation complète de 360° en 24 heures; or, nous ne concevons aucunement par quelle action naturelle, par quelle variation réelle des mouvements de convection de l’atmosphère, on pourrait expliquer ce caractère des courants atmosphériques; 2° l'intensité de ces courants aurait sa valeur maxima au milieu de la nuit, et sa valeur minima aux heures de la plus grande insolation, au milieu du jour. Or, ceci est contraire aux caractères de l’action du Soleil dans la production de la période diurne, tels que nous les avons déterminés plus haut; car, à moins de supposer (et rien ne semble justifier cette hypothèse) que la force électromotrice induite par l’action terrestre dans l’atmosphère supérieure est énormément plus grande la nuit que le jour (et il resterait encore à expliquer pourquoi le sens de cette force électromotrice varie progressivement de 360° chaque jour), nous avons vu, et c’est l'opinion de Schuster lui-même, que le Soleil parait augmenter considérablement la conductibilité de l’atmosphère, et doit augmenter corrélativement l'intensité des courants électriques qui y circulent. Toutes choses égales, d’ailleurs, ceux-ci doivent donc avoir leur plus grande intensité le jour.

Pour toutes ces raisons, le système de courants qui a été déterminé par M. Schuster pour expliquer en grandeur et en direction le caractère de la période diurne, bien qu’expliquant numériquement ces caractères, ne semble pas correspondre à la réalité physique plus que tous les autres systèmes artificiels de courants que l’on peut imaginer pour expliquer la période diurne.

Il appartient à l'avenir de déterminer quel est celui de ces systèmes qui correspond le mieux à la réalité, et à ce que nous savons de la nature de l’action solaire; mais pour cela il faudra que, par l'étude approfondie du baromètre et de la direction des vents aux grandes altitudes, on ait augmenté nos connaissances, si minimes jusqu'ici, sur les mouvements de convection des hautes couches de atmosphère.

IL. — Variation annuelle de la période diurne. — Si notre conception de la variation diurne est exacte, celle-ci doit varier en amplitude avec l'intensité de l’insolation en chaque lieu, c’est-à-dire avec les saisons : cette amplitude doit avoir sa plus grande valeur en été dans l'hémisphère Nord, et en hiver dans l’autre hémisphère, et sa valeur minima en hiver dans notre hémisphère et en été dans l'hémisphère Sud. Or, l'observation vérifie point par point ces conséquences de notre théorie. On a, en effet, depuis longtemps, universellement constaté ce caractère de la période diurne aux différentes saisons dans les deux hémisphères.

A titre d'exemple, nous donnons ci-dessous pour chaque mois de l’année 1895 l'amplitude moyenne de la période diurne de l'aiguille de déclinaison, qui résulte des observations faites dans une station de chaque hémisphère (Nice et Batavia ) :

Nice. Batavia.

STONE re Li 29'0 HÉVTIENs. rte enr 13 293 7 9 MAS ee rrrete 11/4 DM AE ou one 135 15'2 MAR TAN PE ARRET 132 15'4 AIT RE A AE .o 146 maximum. 147 minimum.

nr oc oo TOME 172 AOÛ PP RTEL LR 193 SeDieMbre ec re 109 2315 Octobre ere re 10'2 25'9 MON EIOIRD a 0 pe à 0 dou Goo 6'9 26'4 DÉCEMPrE ESP ET TE 62 2513 Moyenne--reren 1013 21'9

On voit que l'amplitude maxima se produit à Nice en juin et à Batavia entre janvier et février, et l'amplitude minima à Batavia en juin et à Nice entre décembre et janvier. Les autres éléments montrent dans leur période diurne une variation annuelle analogue.

L'exemple que nous avons choisi montre également que la période diurne a une amplitude toujours plus grande à Batavia qu'à Nice. Si, au lieu de Batavia, nous avions considéré une station (telle que Hobarton) dont la latitude S fût égale à la latitude N de Nice, nous aurions trouvé que la valeur moyenne pendant l’année de la période diurne de la déclinaison y est sensiblement la même qu’à Nice. Il y a là une loi générale, comme le montre l'observation : l’amplitude moyenne de la période diurne de la déclinaison diminue à mesure qu'on s'éloigne de l’équateur. Or, c’est la composante horizontale H, du magnétisme terrestre, qui maintient l'aiguille de déclinaison dans sa position normale, et l’on sait que la valeur de H diminue dans les deux hémisphères à mesure qu'on s'éloigne de l'équateur (elle est en effet, en C.G.S., 0,374 à Bombay ; 0,232 à

Rome; 0,223 à Perpignan; 0,196 à Saint-Maur; 0,184 à Greenwich, etc.). Puisque, d'autre part, l'amplitude moyenne de la variation diurne de la déclinaison diminue quand on s’éloigne de l'équateur, il s'ensuit nécessairement que l'agent de la variation diurne doit avoir sa plus grande intensité à l'équateur. Ceci encore est complètement d'accord avec ce que faisait prévoir notre théorie : l'insolation ayant en moyenne son intensité maxima dans les régions équatoriales et décroissant lorsque la latitude augmente, il s'ensuit en effet nécessairement que, toutes choses égales d’ailleurs, l'intensité des courants électriques de l'atmosphère, et par suite l'amplitude moyenne de la courbe diurne de la déclinaison, doit avoir sa plus grande valeur vers l'équateur.

II]. Variation undécennale. — Dans cette variation, l’influence du Soleil se manifeste et se définit d’une manière beaucoup plus nette encore. Il n’y a aucun doute actuellement sur le rapport qui existe entre les taches solaires et le magnétisme terrestre.

C’est Lamont qui, en 1850, appela l'attention sur ce fait que la période diurne moyenne de l'aiguille aimantée a, dans son amplitude, une période d'environ 11 années. Peu après, Sabine en Angleterre, Gautier en France et Wolf en Suisse, ensemble et indépendamment, remarquèrent la coïncidence entre Îles maxima des taches et ceux des oscillations diurnes moyennes de l'aiguille aimantée. Depuis, les observations faites partout d’une façon continue ont confirmé d'une manière convaincante ce rapport, et montré que la courbe des valeurs de la période diurne de la déclinaison reproduit rigoureusement celle de la fréquence des taches solaires. De plus, ce rapport, qui n’avait été établi tout d'abord que pour la déclinaison, ‘a été étendu aux variations des deux autres éléments. Ces faits ne sont actuellement contestés par personne; c’est donc uniquement à titre d'exemple que nous reproduisons ci-dessous, d’après M. Moureaux, les valeurs des variations diurnes moyennes des trois éléments, pendant une récente période de douze années, au Parc Saint-Maur; en regard, nous avons indiqué les nombres relatifs correspondants des taches solaires :

VARIATION DIURNE DES ÉLÉMENTS MAGNÉTIQUES ET NOMBRE DE TACHES SOLAIRES DE 1887 A 1898.

Déclinaison: +... sh 7'8 HO 7'8 O2 TOM TI TO ICT OO GLO SI 8'2 Comp. horiz. (1).. 26 24 20 23 30 39 37 37 34 30 25 24, Comp. vertic. (!). 19 18 18 18 23 25 25 24 22 22 18 19 Force totale (1)... 24 22 21 22 30 3/ 34 33 29 28 24 23 Nombre de taches