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Ouest.
Fig. 12. — Courbe de roscillation diurne de l'aiguille
de déclinaison.
Ce phénomène est absolument général ; il se reproduit par toute la Terre, en suivant les mômes lois ; seulement Tamplitude de l'oscillation, qui est en moyenne de 10' à Paris, se réduit à l' ou 2' entre les tropiques, et va croissant au contraire vers les pôles. En outre, la marche de Taiguille, ordinairement trèsrégulière, est parfois troublée accidentellement par des perturbations qui se font sentir au même moment sur de très-grands espaces.
En chaque lieu, les heures auxquelles Taiguille atteint le maximum de son excursion, soit à droite, soit à gauche, sont si constantes, que l'observateur pourrait s'en servir pour régler sa montre.
Nous nous formerons une idée très-exacte du phénomène par \9ifig» i3, qui représente les variations
Fig. :3. — Oscillation diurne de l'aicailla ds daclina (noat iS-jd à aoOl 1877).
Fig. 14. — Variation diurne de la tempénlure (septembre 1876 à août 1B77).
moyennes diurnes de la déclinaison, observées à l'Observatoire physique de Montsouris, pendant une année, du mois d'août 1876 au même mois 1877. On voit que l'oscillation est double, que le grand maximum arrive vers i^ de l'après-midi et le petit vers 3 heures du matin, qu'un minimum se manifeste vers 7 heures du matin (vers 8 heures en hiver), et un second vers 1 1 heures ou minuit. Dans ce diagramme, chaque ligne horizontale mensuelle représente la moyenne de chaque mois; les parties de la courbe inférieures à la moyenne sont ombrées. Chaque interligne correspond à i' d'arc.
On comparera avec intérêt à ce diagramme celui des variations moyennes diurnes de la température {fig. 14), observées au môme Observatoire. Les moyennes mensuelles de l'oscillation diurne du thermomètre y sont figurées à une échelle uniforme. Pour construire cette figure (extraite comme la précédente ^^V Annuaire de Montsouris pour 1878), on a retranché de la température moyenne de chaque mois les températures moyennes de chaque heure du jour de ce mois. La première moyenne est inscrite sur chaque ligne de repère à partir de laquelle sont comptés les écarts horaires. Chaque interligne correspond à i degré. On voit à première vue que l'oscillation est simple, que le maximum arrive vers a** de l'après-midi et le minimum vers 4'* du matin (ou pour mieux dire avant le lever du Soleil, suivant les mois). Lesmaxima des deux figures se rapprochent ; mais il n'y a rien dans la courbe thermométrique qui rappelle le minimum magnétique de 7** du matin.
ET MAGNÉTISME TEBRESTRE. 03-
II n'est pas douteux, néanmoins, que les variations diuraes de Faiguille de déclinaison ne dépendent de la marche du Soleil. Dans l'hémisphère austral, les mouvements se produisent e»sens inverse; là, c'est le pôle sud qui marche vers l'ouest depuis le matin jusqu'à 2'' de l'après-midi, et revient en arrière pendant le reste du jour. II est facile d'apprécier cette différence symétrique sur notre ^^. i5, qui représente les
Hinult.
Midi.
Minuit.
Minait.
Midi.
Minuit.
Fig. i5. — Variation diurne de la déclinaison à Toronto (46" nord) et Hobarton (43" sud.)
deux courbes de la variation diurne dans l'hémisphère boréal et dans l'hémisphère austral ; la première est celle de Toronto (46° de latitude nord), la seconde est celle d'Hobarton (43° de latitude sud).
La courbe de la variation de l'humidité de l'air suivant les heures du jour offre en quelque sorte la
TACHES SOLjHHBS
ET HIGNETISHE
symétrie de celle de la température. Le minimum arrive vers a^ ou 3" de Taprès-midi et le maximum, assez irrégulier d'ailleurs, vers le lever du Soleil. Sur laySg-. i6 les lignes de repère correspondant à chaque mois représentent le degré hygrométrique moyen de ce mois; puis, au-dessus ou au-dessous de cette ligne, on a porté les écarts en plus ou en moins du degré hygrométrique horaire sur la moyenne. Les parties teintées des courbes correspondent aux périodes de sécheresse relative.
La tension de la vapeur d'eau présente généralement un minimum vers 4*" du matin et un maximum vers midi, mais cette variation est loin d'être aussi régulière que celle des trois éléments précédents. En comparant làjlg. 17 à làfig, 16, on voit que la quantité de vapeur contenue dans l'air augmente en général dans le jour, malgré l'abaissement du degré hygrométrique dû à l'élévation de la température. Mais cette quantité de vapeur est une résultante de diverses causes qui agissent dans des sens divers. Avant l'arrivée du jour, une partie de la vapeur se condense sous forme de rosée ou de brouillard ou est absorbée directement par la terre ; sa tension passe par un minimum plus ou moins accentué ; puis, après le lever du Soleil, la température monte, l'eau, la terre et les plantes évaporent : la tension de la vapeur augmente. Cette augmentation devrait durer tout le jour, ou du moins jusque dans le voisinage du maximum thermométrique, si l'air était fixe; mais d'une part la vapeur tend à se diffuser dans les couches supérieures de l'atmosphère, où souvent elle se résout en eau ou en
ET HAGNUTISHE TEHHi:STfiE.
Fig. ]8. — VarialioD diurne du baromèti
(mime périodu).
Flammarion. — IX.
tj8 TACHES S0L.41RES
nuages, et d'autre part cette diffusion est activée par les mouvements ascendants del'air. De septembre 1876 à février 1877, l'évaporation diurne l'a emporté sur la dispersion de la vapeur. La courbe des tensions présente son maximum entre midi et 3*^ du soir; de mars à août, c'est la dispersion qui a dominé; le maximum de tension se rapproche de 9^ du matin; il est suivi d*un second minimum dans l'après-midi et d*un second maximum dans la soirée. Les courbes de tension ont, comme on voit, des allures trèsvariées; mais les variations qui se produisent dans la. quantité de vapeur sont assez nettement dominées; par la variation thermométrique diurne pour que leâ courbes des variations du degré hygrométrique en soient peu affectées.
Il n'est pas sans intérêt de comparer aussi Toscilla' tion diurne du baromètre mise en évidence sur \dijig, 18. Pour la construire, on a pris pour point de départ, non plus la pression fixe 755, mais la pression moyenne du mois figuré ; ce chiffre est inscrit sur chaque ligne horizontale, en dessus et en dessous de laquelle nousj avons porté les écarts moyens, correspondant aux diverses heures du jour; ces heures sont représentées par vingt-cinq lignes verticales, de minuit au minuit suivant. Chaque interligne horisiontal correspond d'ailleurs à -jV de millimètre de mercure pour rendre l'oscillation dix fois plus sensible qu'elle ne Test en réalité. Chaque courbe présente l'image de deux maxima, quelquefois très-inégaux entre eux, et de deux minima, pareillement d'inégale importance. Le premier maximum, généralement le plus accentué, a lieu vers
9" du matin ; le minimum suivant a lieu de 3'* à 5" du soir; le second maximum et le second minimum se montrent à des heures variables.
L'oscillation barométrique diurne est évidemment liée à la marche du Soleil, non que le Soleil agisse par sa masse, mais par Teffet des changements de température qu'il produit dans les couches inférieures de l'atmosphère. Dans la matinée ces couches s'échauffent, elles tendent à se dilater; mais, pour se dilater, il leur faut refouler les couches supérieures, et par suite acquérir un excès de pression. L'inverse a lieu dans l'après-midi quand les couches inférieures commencent à se refroidir. Les maxima et minima de nuit ne sont que le prolongement des deux premiers par l'intervention des vitesses acquises ; ils sont moins réguliers dans leur amplitude et dans les heures de leur apparition^ parce que, n'étant qu'un reflet de la cause première^ ils sont plus influencés par les conditions météore* logiques du mois.
L'électricité atmosphérique suit, comme la pression de l'air et comme l'humidité ambiante, la variation de la température. Au lever du Soleil elle est faible. Elle atteint son maximum vers 6^' ou 7^* en été, vers 10''^ n'' et même midi en hiver. Puis elle décroît rapide-, ïnent. A 2^, elle est redevenue aussi faible qu'au lever ■iù Soleil. Elle va en diminuant jusqu'à deux heures avant le coucher du Soleil, en été jusqu'à 4*', 5" ou 6'' du soir, en hiver jusqu'à B**. Son minimum dure plus loûgiemps que son maximum. Dès que le Soleil s'approche de l'horizon, elle commence à croître de nou- (feau, augmente très-sensiblement au moment du cou*
tOO TACHES SOL VIRES
cher du Soleil, s accroît pendant le crépuscule et atteint un second maximum environ deux heures après le coucher du Soleil. Ce second maximum égale ordinairement celui du matin, mais il dure peu, et Félectricité diminue lentement jusqu'au lendemain matin. Cette marche moyenne de l'électricité atmosphérique est liée principalement à celle de Fhumidité, des vapeurs et des brouillards.
Toutes ces comparaisons étaient utiles pour Tanaly se que nous faisons ici de la variation diurne du magnétisme. Elles mettent en évidence la cause de cette variation. Nous pouvons, je crois, conclure sans témérité que l'oscillation diurne de Taiguille aimantée est produite par l'oscillation diurne de la température, à laquelle se surajoute celle de l'électricité, de la vapeur d'eau, de la pression atmosphérique, etc. Si l'on examine la variation mensuelle, on arrive à la même con- 1 clusion. L'oscillation est plus faible en hiver, plus forte en été. La variation thermométrique (yoïrjtg. i4) est également plus faible en hiver, plus forte en été. Cette | même variation va également en croissant des régions tropicales vers les régions polaires. On peut donc affirmer que cette fameuse oscillation diurne dépend en , première ligne de la variation de la température, due au Soleil, et agissant, par l'intermédiaire de l'électricité atmosphérique, sur le magnétisme terrestre dont l'aiguille aimantée indique les modifications corrélatives.
Nous n'avons pas parlé de l'inclinaison magnétique, parce que cet élément offre des variations bien moins sensibles que la déclinaison ; l'amplitude n'est appré-
ciable que dans les mois du printemps et de Tété. La h' ^9 (P- '<^^)ï tracée à la môme échelle que Idifig, i3, montre ces faibles variations, qui sont de môme nature que celles de la déclinaison : maximum vers 8'' du ' matin, minimum vers a^' de l'après-midi, auquel succède un nouveau maximum.
La composante horizontale de la force magnétique terrestre [fig. 20, p. io3 ) montre des variations diurnes peu accentuées en hiver, mais assez marquées en été. Son minimum s'accuse vers 9** du matin.
Revenons à la déclinaison. Nous avons vu que l'amplitude des oscillations diurnes varie chaque jour, chaque mois, chaque année. Si l'on prend la moyenne des observations d'une année entière, on constate que cette moyenne annuelle varie périodiquement. Dès l'année i85i, Lamont, de Munich, remarqua que cette variation est périodique et qu'elle passe par un maximum et par un minimum en dix années environ. Ce fait fut confirmé aussitôt après par le général Sabine, à l'aide d'une discussion rigoureuse des observations faites à deux stations magnétiques très-éloignées l'une de l'autre, Toronto et Hobartown, et en môme temps il fut frappé du fait que les époques où les variations sont maxima correspondent avec celles où les taches solaires sont aussi en nombre maximum.
Remarque curieuse et qui se renouvelle fréquemment dans l'histoire des sciences, en môme temps que le savant anglais faisait cette découverte du rapport entre les variations annuelles de l'oscillation diurne et celles des taches solaires, Gautier faisait la môme remarque à Genève et Wolf à Zurich, tous deux
TACHES EflLAinKS
FiR. ig. — Variation diurne de l'HiguilIfi d'inrlin (st<pteinl)TO i»}& h antt 1677).
r HAfiNÉTISUli TEnRESTHE.
Vnrintion diurne île la compouintc horUnnlnlc de la force magnétique lerreatre.
également d'une manière indépendante. Le fruit était mûr.
Cette correspondance n'est pas admise par tous ies astronomes. M. Paye affirme môme que « ces deux phénomènes n'ont aucun, rapport entre eux » ( An^ nuaire^ 1878, p. 65o). Pour nous former une opinion, il importe d'abord de comparer le plus grand nombre d'observations possible.
Formons pour cela un tableau d'ensemble des prin cipates observations, et comparons-les à celles des taches solaires. Dans le tableau suivant, la première colonne porte l'année depuis 1826, la première où l'on a compté les taches ; la seconde indique le nombre des taches comptées chaque année, comme dans le tableau de la page 4 ; Isi troisième donne le nombre relatif de la fréquence des taches, calculé par Wolf; les six colonnes suivantes montrent la variation diurne de la déclinaison observée aux observatoires de Paris, Munich, Prague, Christiania, Milan, Rome.
On voit, par ce tableau, qu'il y a eu des maxiraa dans la variation magnétique diurne en 1829, i838, 1848, 1859, 1871, et desminima en 1844» i856, 1867, ainsi qu'à l'époque que nous venons de traverser (1877-78). Le fait n'est pas contestable.
Variation diurne de la déclinaison à
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Nous ne pouvons nous empêcher d'exprimer ici le regret que la série d'observations magnétiques si admirablement commencée par Arago à l'Observatoire de Paris dès l'année 1820 ait été interrompue en 1882 et n'ait jamais été reprise depuis dans cet établissement avec le soin scrupuleux et la régularité que cette étude mériterait. La France, qui avait donné l'exemple il y a
soixante ans, est restée en retard depuis sur tous les autres pays. (Nous aurions à chaque instant des remarques analogues à faire sur l'Observatoire de Paris, si elles n'étaient trop pénibles, et inutiles). Il est, au surplus, assez rare de voir une réunion de douze, i^ingt ou trente savants avoir la persévérance d'un seul i homme et l'unité d'esprit nécessaire pour mener à bonne fin un travail quelconque , et c'est pourquoi la [plupart des questions astronomiques ont été traitées ' et résolues par des savants isolés. Cependant il est des ' observations qui ne devraient jamais être effacées d'un ' programme scientifique : telles sont, entre autres, les I observations trihoraires du magnétisme terrestre.
La série entière des Annales de VObservatoire de \Paris (vingt-cinq volumes, 1800 à 1877) est pour ainsi dire muette sur cet important sujet. Les treize premiers volumes, 1800 à 1867, n'en font pas la moindre mention. On trouve parfois, dans \ Annuaire du Bureau des longitudes y des observations isolées, que les astronomes français déclarent n'avoir pu continuer, parce qu'on a posé un tuyau de fonte dans le jardin de la Maternité ! Excuse de paresseux (pardonnez-nous l'aveu). En i858, on a fait deux observations, le 2 et le 8 décembre. En 1 859, on a observé l'aiguille de juin à décembre, à des heures variées et non réduites. En 1 860, 1863, 1864, i865, 1866, 1867, 1868, on paraît avoir eu assez de confiance dans les observations faites pour les discuter et publier les moyennes fournies pour chaque mois. J'ai pris les différences de ces moyennes pour 9^ du matin et midi, je les ai additionnées et divisées par 12. C'est le résultat de cette opération que j'ai
inscrit ci-dessus. Évidemment c'est là le seul moyen que nous ayons de nous rendre compte de ces variations, car ces moyennes masquent les perturbations survenues. Mais, quand on sait comment ces obsenatiens sont faites, on ne peut attacher qu'une importance bien secondaire aux résultats obtenus. Les questions de personnes arrêtent depuis longtemps, dans notre beau pays, l'étude sérieuse de la Science pure. Ces questions d'amour-propre personnel ont joué le rôle le plus déplorable dans le sujet qui nous occupe. Quel est le savant sérieux , quel est le simple ami des Sciences qui ne regretterait pas de voir ces intéressantes et importantes observations ainsi négligées dans des établissements payés par l'État pour les faire? Voyez la série de Paris depuis i83a : c'est avec la plus grande] peine que nous pouvons glaner quelques résultats partiels et fort insuffisants. Les chiffres de 1826 à i83i ont été pris dans l* Astronomie populaire d'Arago, U II, i p. 181; il n'y avait qu'à continuer cette belle série, commencée en 1820, pour prendre la nature sur le fait. J'ai obtenu les nombres de 1860 à 1868 en calculant la différence entre les observations de 9^ et celles de midi [J finales de VObsen>atoire)\ ces nombres nei sont donc valables que pour leur variation relative annuelle, car ils ne représentent pas toute l'amplitude de la variation diurne. Ceux de 187 1 représentent aussi la différence entre 9** et midi ; mais, la guerre de 1 870 et le siège de Paris ayant interrompu toute étude scientifique, les observations n'ont été reprises qu'en avril. En juillet 187^2, elles ont cessé, et les instruments ont été transportés à Montsouris. C'est là qu'elles sont faites
depuis. On évitait le pied de fonte du grand télescope ; mais on tombait dans le voisinage des chemins de fer de Sceaux et de Ceinture. Elles ont été reprises en octobre. Mauvaises conditions. Cette année ne vaut Hen, L'année 1878 ne vaut guère mieux. A partir de 1874, elles sont faites avec plus de soin, à 6^ et 9^ du matin, V^ 6**, 9** du soir et minuit, puis calculées d'heure en heure par une formule trigonométrique. J'ai donné ici le plus grand écart trouvé. Ce sont donc là des nombres absolus. Sans doute, les données directement fournies par des instruments enregistreurs seraient préférables. Ces instruments sont là; mais de nouvelles questions de personnalités en ont encore empêché l'usage jusqu'à ce jour!!! Ainsi, en définitive, toute cette analyse ne sert qu'à nous convaincre qu'il n'y a aucune conclusion à tirer de Paris. Les nombres de 1860 à 1868 sont comparables entre eux seulement; ceux de 1874 à ,1878 commencent une nouvelle série. Elle ne concorde pas avec les autres pour montrer une diminul,ion d'amplitude en 1877-78; comme il n'est pas probable que les allures du magnétisme terrestre changent de forme à Paris, on ne peut s'empêcher d'éprouver encore certains doutes sur la valeur intrinsèque réelle de cette dernière série elle-même. Espérons que la réorganisation qui vient d'être faite de l'administration astronomique, en France, va corriger toutes ces imperfections et nous conduire franchement dans la voie du progrès.
Je crois utile de donner ici le tableau que j'ai formé des moyennes mensuelles de l'amplitude diurne d'après les observations récentes de Paris et Montsouris.
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ET MAGNETISME TERRESTRE. lU
Les chiffres sont indiqués avec leur provenance un peu hétérogène au point de vue de l'unité qui devrait présider à ces études (*);
Nous publions en regard (p. ii'i) les observations analogues faites à l'Observatoire de la Marine, à Toulon, par M. Pagel, de 1867 à 1876. Ces variations diurnes ont été relevées heure par heure sur la boussole de Gambey. Malheureusement elles ont dû être suspendues à cause de la construction d'une coupole en fer au sommet de l'Observatoire et de diverses circonstances qui les eussent rendues désormais douteuses. Cette brève série parait remarquable et doit être fort précise, si l'on en juge par les délicates variations, concordantes avec toutes les autres (Paris excepté) qu'elle met en évidence : maximum en 1870.
Il n'en reste pas moins démontré que, dans les observatoires où le magnétisme terrestre a été régulièrement observé, on possède des séries assez longues déjà pour constater que la variation annuelle de l'oscillation diurne est très-forte, du simple au double, et que les années de maxima correspondent sensiblement aux années maxima des taches solaires, les minima offrant aussi une correspondance analogue.
(*) Foir la Note que j'ai adressée à cet égard à TAcadémie des Sciences {Comptes rendus du 3i mars 1879, p. 70^1).
ET MAGNÉTISME TERRESTRE. Il3
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ni TACHES SOLAIRES
La correspondance parait même si intime, que
M. Wolf, de Zurich, a pu construire une formule pour
calculer d'avance la variation magnétique d'après le
nombre des taches solaires, et réciproquement. Voici
cette formule :
V = a 4- ÔR,
où V représente la variation magnétique moyenne de
Tannée, R le nombre relatif des taches solaires, a
et b deux constantes à déduire des deux séries par la
méthode des moindres carrés.
Pour l'Europe centrale et môme pour l'Amérique, on
a de très-près
mais la valeur de a change de station à station. Elle est, par exemple, pour
Prague 5, 80 Rome 6,08
Munich 6,27 Christiania.... f^j62
Berlin....... 6^64 Pétersbourg. . . 5,89
Utrecht 5, 28 Toronto 7 ,23
Londres 6,96 Batavia 2,5o
Paris 9,38 Hobartown . . . . G,i'^,otc.
Les variations déterminées par ces formules ne diffèrent des variations observées que d'une fraction de minute.
L'auteur donne notamment pour Prague
et pour Munich
V=r G',27+o',o5iR
ET MAONÉTISME TERRESTRE. Il5
Le nombre R est un nombre relatif calculé par l'astronome de Zurich sur la variation moyenne des taches. En désignant par g le nombre de groupes de taches vus un jour quelconque sur le Soleil, une tache isolée comptant pour un groupe, par / le nombre des taches contenues dans tous les groupes et estimé ap« proximativement proportionnel à la surface tachetée, par R un coefficient dépendant de l'observateur et de son instrument, et déduit d'observations correspondantes (en supposant ce coefficient égal à l'unité pour Fauteur et pour le grossissement 64 d'une lunette de Praunhoferde 4 pieds), on pose
R = K(/-f-iog').
La moyenne de tous les nombres relatifs appartenant au même mois ou à la môme année donne le nombre relatif du mois ou de Tannée, et la courbe dont les ordonnées sont proportionnelles à ces nombres relatifs et dont les abscisses sont proportionnelles au nombre des mois ou des années écoulées est la courbe des taches représentant la marche du phénomène. Par cette méthode, M. Wolff a calculé les nombres du tableau suivant, qu'il appelle nombres compensés [^) :
(') Memoirs of the Royal Âstronomical Societ)', t. XLIII,
ii6
Nombres relatijs proportionnels de la surface
solaire tachée.
47ii
io3,4
ii,i
