l't-kin

Per

luriations de l'est.

Hax.

.Min

6"— iG" Kew.

8"— i5" Toronto.

8"— 14" Philadelphie.

» Nerlschinsk.

Pékin.

Les régions polaires font ici une exception démontrée, d'une

très belle manière, par M. Wijkander, à l'aide des observations de i8"'2-i8-3 de Polheni, iointes à celles de Port-Kennedv et de Poinl-Barrow (ao).

rrrlurbatioiis de l'est.

Max. Min.

IN)rl-KeniiC(ly 9'' — 14'' 20''— 4''

Poiiit-Banow 8'' iG"

IN.Iliom G" 18"— 20"

l'crtui-bations de l'ouest.

Max. Min.

rorl-Kcnnedy a'J'' — 24'' 3" — '^o''

Point-Bai Tow 24'' 7'' — 'j''

Pollioni 19'' o'' — 11''

Dans un Mémoire que vient de ])ublicr M. Wild (ii) à Saint- Pétersbourg, il a étudié en détail une grande perturbation magnétique, avec les observations enregistrées à cinq observatoires différents. 11 a réussi à montrer la marclie de ce pbénomène sur une grande partie de la surface terrestre. Le Mémoire est suivi de courbes représentant les variations delà déclinaison et de l'intensité liorizontale et verticale aussi bien que celles de l'intensité totale. Une comparaison entre les courbes de Toronto (43° 89' latitude N. ) et celles de Pa^vlo^^6k montre que la marcbe des variations en ces lieux s'est faite en sens contraire. Lorsque la déclinaison ou l'intensité augmenta à Pawlowsk, elle diminua à Toronto et vice versa. Aux stations méridionales, le phénomène montra la même marche qu'à PaAvlo\Nsk.

Nous trouvons donc que le sens des perturbations a changé, en ce que les perturbations de l'est dans les régions polaires remplacent celles de l'ouest, dans les zones tempérées, et vice versa. Les perturbations de l'intensité verticale et de l'inclinaison suivent la môme loi, jnais celle de l'intensité horizontale semble rester intacte.

(^nant an nombre des variations des perturbations annuelles, il résulte des observations : qu'elles ont un maximum au mois de juin, un minimum au mois de décembre avec maximum secondaire en février et mars.

\'A\ comparant les résultats trouvés sur les perturbations magné-

tiques avec ceux que nous avons appris à connaître louchant la périodicité de l'aurore boréale dans les contrées arctiques, nous trouvons un accord très remarquable.

Simililudc enlre les oscillations des périodes de C aurore boréale et la marche iiiK'erse des tempêtes magnétiques. — Les travaux de M. Tromliolt nous ont appris que les périodes des aurores boréales dans les contrées arctiques se produisent en sens iontraire avec celles des f)avs plus au sud. On voit par les recherches de M. \\'ijkander qu'il en est de même pour les lenipèlcs magnétiques. Lorsque les perturbations de déclinaison dans les contrées arctiques sont à l'ouest, celles des contrées méridionales sont à l'est et vice versa. Les résultats de M. Wijkander son! confirmés par les recherches de M. Wild.

Dans certains phénomènes météorologiques on a cru voir aussi la même marche en sens contraire, mais jusqu'à présent nos connaissances ne sont pas assez étendues pour que nous puissions raffîrmer. Le rôle que joue à cet égard la zone maximum des aurores boréales apparaît de plus en plus. Il est déjà presque cerlam que c'est dans cette zone (jue nous avons à chercher les véritables causes des perturbations magnétiques.

Courants telluriques.

Méthodes et observations. — 11 v a longtemps que nous savons (pie des courants électriques circulent dans la Terre, mais ce n'est <juc dans ces derniers temps qu'on a porté sur ce phénomène intéressant une plus grande attention.

Barlow, le premier, lit en iS'j- des expériences pour prouver l'existence d'un courant continu autour de la Terre. 11 plaça un galvanomètre dans un circuit télégraphique et l'observa; mais les résultats qu'il obtint furent peu concluants. D'autres savants ont suivi son exem|)le avec plus ou moins de succès.

Résultats de Lamont et d'Airy. — Parmi les expériences les plus importantes, nous citerons celles de Lamont (aa) faites à Munich au mois d'octobre iSSc) et celles d'Airy exécutées en octobre 18(3; et juillet i868à Greenwich (^3) (Note VHI). En Bavière

comme en Angleterre on a suivi presque identiquement la même méthode, en plaçant dans la terre, à une certaine profondeur, des plaques de métal reliées entre elles par un fd métallique isolé. Ordinairement on dispose ces plaques en quatre points différents, de telle sorte que la direction des fils métalliques soit nord-sud (magnétique) et est-ouest.

Dans chacun de ces circuits, on place un galvanomètre très sensible. S'il existe un courant tei-restrc, l'aiguille du galvanomètre est déviée sous son action. Une telle déviation se produit toujours, mais elle peut provenir de plusieurs causes : elle peut être occasionnée par le contact des plaques avec la Terre ou par l'effet chimique de leur oxydation. Ce n'est que dans ces derniers temps qu'on a réussi à éliminer cette dernière action qui est fort nuisible, mais on a pu, par d'autres moyens, obtenir la certitude d'un courant terrestre : la déviation du galvanomètre ne reste pas la même; elle varie continuellement et l'on étudie ces variations pendant des temps plus ou moins longs. En comparant les déviations dans le circuit nord-sud avec celles de l'aiguille de déclinaison ordinaire, on voit qu'elles ont absolument le même caractère. Lamont a observé, par exemple, qu'une déviation à l'ouest de l'aiguille de déclinaison correspondait à une variation du galvanomètre annonçant un courant du nord au sud.

Il conclut de ces expériences qu'un courant électrique existe en réalité autour de la Terre, et qu'il ne résulte que de l'équilibre qui tend à s'établir entre les inégalités plus ou moins fortuites dans la distribution de Véleclricilé statique sur la Terre.

Les observations de Greenwich ont été calculées par Airy d'une manière originale, qui lui permettait de comparer les variations du courant nord-sud avec les variations de la composante magnétique nord et les variations du courant est-ouest avec celles de la composante ouest. Les résultats montrent un tel accord qu'il faut nécessairement supposer la même cause aux deux phénomènes. Il se présente cependant des singularités remarquables.

r^ Les irrégularités sont plus nombreuses dans les variations du courant ten^estre que dans celle du magnétisme.

2" Les variations du courant terrestre ont lieu (quelquefois jusqu'à une demi-heure) avant les changements cori-espondants du magnétisme terrestre.

AIAGNÉTISME TERRESTRE. 77

Airy lire clos résultais obtenus les conséquences suivantes :

(a). Qu'il est impossible d'e\|)liquer par rinflucnce directe du courant terrestre /a partie principale du magnétisme terrestre;

(b). Qu'on ne saurait encore dire avec certitude si les variations du courant terrestre sont la cause de la variation quotidienne;

(c). Qu'il est impossible, en considérant la concordance entre les courbes qui indiquent la marcbe des phénomènes, de ne pas conclure que les perlurbalions magnétiques ont leur cause clans les courants galvaniques de la Tei're au-dessons de l'aiinaut.

Observations faites dans la La po nie finlandaise. — IVndaiil l'expédition de 1871 en Laponie, dont nous avons parlé dans notre préface, deux séries d'expériences ont été faites en suivant la méthode déjà décrite. L'une s'effectua à lvittilà,à 67°4o'latitudeN., depuis le milieu d'octobre jusqu'au commencement de novembre, et l'autre à Enare, par 68°5j' latitude N., du i5 au :>À^ novembre.

Les résultats de ces expériences ont été les suivants :

i" A Rutila, le galvanomètre manifesta une déviation annonçant très distinctement un courant terrestre marchant de l'est à l'ouest. Au contraire, dans la direction du nord au sud, le courant était très faible et tout au plus égal à ^ du premier.

Pendant les aurores boréales, on observait dans cette déviation de grands changements, s'accordanl du reste parfaitement avec les variations d'une aiguille de déclinaison observée en même tem|)s.

Le courant accusé par rinslrument ne pouvait provenii- d'aucune cause accidentelle, comme cela sera démontré plus loin.

•>," A Enare, la déviation pi-oduitc par le courant est-ouest fut si petite, que nous pûmes à peine la mesurer, et celle du nordsud fut complètement nulle. Même au moment où l'aurore boréale était dans sa plus grande splendeur, nous ne distinguâmes pas le moindre changement du galvanomètre ('). L'aiguille de déclinaison était, comme toujours, très agitée. Nous avons continué pendant l'été de 1880 notre examen du courant avec de grandes plaques de zinc, ayant 10'" de longueur et i*",-*. de largeur. Les résultats trouvés montrèrent que l'intensité du courant

(') Notre galvanomètre avail une paii'c (lai^nillcs aslali(jiies.

terrestre était bien faible et que sa détermination présentait de

grandes difficultés.

Pendant les années 1882-1880 et i883-i884, des recherches sur le courant terrestre ont été faites à la station polaire finlandaise Sodankylà, et pendant la deuxième année i883-i884 à Kultala, mais seulement en janvier, février et mars. La méthode employée était celle qui a été décrite plus haut.

Voici un résumé des résultais obtenus :

Les lignes établies au nord-sud et à l'est-ouest à Sodankylà avaient environ 5'*^'" de longueur et aboutissaient à des plaques de platine enfouies dans la terre à une profondeur de i '", 3. A Kultala, la ligne mesurait au nord-sud 2''™, 9 et à l'est-ouest 4'"", 5, aboutissant à des plaques de y^latine plongées dans l'eau de la rivière d'Ivalo et de ses affluents. La direction des lignes était aussi en cet endroit un peu différente. La ligne nord-sud formait avec le méridien magnétique un angle de 3° et la ligne est-ouest un angle de 6q°. Dans chaque ligne était introduit un galvanomètre sensible.

1" A Sodankylà les variations étaient continuelles dans la ligne est-ouest et leurs grandeurs assez considérables. Dans la ligne nordsud elles étaient plus petites et beaucoup moins fréquentes.

■>."' Les variations du courant terrestre ont un rapport inlime avec les variations magnétiques.

3° Deux galvanomètres introduits dans deuv lignes est-ouest parallèles, dont l'une était située à 2"^"", 5 plus vers l'est, donnent des déviations identiques, ce que démontre \ajig. 'j. Ceci prouve donc bien sûrement que les variations observées provenaient de changements dans la force électromotrice du courant terrestre.

4" Tandis qu'à Sodankylà les variations étaient grandes et nombreuses surtout dans la ligne esl-oiiesl, à Kultala elles étaient au contraire 1res rares. Celte singularité, que j'ai déjà remarquée à Enare en 18-1, me semble indiquer Vexistence d'une zone des courants terreslres, analogue à la zone nia.riniun) des aurores boréales.

Cette zone, dans laquelle le courant terrestre se montre très variable, semble être un peu plus vers le sud que la zone maximum de l'aurore boréale dont sa situation dépend probablement.

Résultais de M. IVild. — Parmi les autres observations, dont

le iionihio augmente tous les jours, nous cilcrous celles de M. Wild (■ii) en Russie et de M. Blavier('î5) en France.

iM. Wild a étudié le courant tellurique sur des lignes courtes au

8o CHAPITRE V.

nord-sud et à l'est-oiiest à Pawlowsk en 1 882-1 884 et a trouvé un résultat qui est d'un grand intérêt pour la Science, aussi bien quant à la méthode employée pour ses recherches que quant aux résultats obtenus, et qui sont résumés ainsi qu'il suit :

1° Le courant tellurique à Pawlowsk dans nos lignes d'un kilomètre de longueur se manifeste en général non comme un courant qui marche pendant quelque temps dans un certain sens et dont la force varie lentement, mais sous la forme de courants alternatifs plus ou moins forts, qui changent même assez vite leur direction dans l'espace.

2" La composante du courant tellurique qui apparaît dans la ligne est-ouest est en général plus forte que celle qu'on observe dans la ligne nord-sud : la direction du courant s'approche donc chez nous des parallèles plus que des méridiens.

3" Les observations des jours termes, prises séparément pour chaque jour, ne permettent pas de reconnaître une marche journalière du courant terrestre ni pour sa grandeur ni pour la quantité des oscillations.

Mais quand on prend la moyenne de ai jours termes, il en ressort une marche journalière assez prononcée, bien que petite. Le courant dans la ligne sud-ouest montre un maximum entre 4'' à 5^ du matin et un minimum à 8'' du soir, et le courant de la ligne ouest-est a un maximum à 8'' du matin et un minimum à 1'' après midi.

L'amplitude de cette oscillation est très petite, ne correspondant pour les deux composantes qu'à environ o^'''Sooo8. Cette variation journalière ne coïncide nullement avec la variation normale des éléments magnétiques, et il s'ensuit que la variation journalière du courant terrestre ne saurait être regardée comme la source de la variation journalière des éléments magnétiques.

4" Aussitôt que le courant tellurique se manifeste dans les deux lignes avec plus de force, les instruments magnétiques commencent à s'écarter de leur marche régulière et ces perturbations augjTientent en général avec la forme des courants terrestres, sans qu'il y ait toutefois une proportionnalité stricte entre ces deux phénomènes. Le i5 novembre 1882, par exemple, les courants terrestres se montraient beaucoup plus forts dans les deux lignes que le i'^''mars i883, et pourtant la marche des instruments magnétiques.

MAGNÉTISME TERRESTRE. 8i

le premier de ces jours, était beaucoup plus irrégulière que ce dernier jour.

5" Si l'on compare, comme l'a déjà fait M. Airy pour les observations semblables à l'observatoire de Greenwich, le courant dans la ligne sud-nord avec les variations de la déclinaison et le courant dans la ligne est-ouest avec les variations de l'intensité horizontale, on trouve souvent, surtout pour des variations un peu lentes, une égalité parfaite entre ces deux sortes de perturbations, mais la variation du courant précède toujours la variation du magnétisme terrestre d'au moins cinq minutes, de sorte que le courant apparaît comme la cause primaire de la dernière variation. Aussi le mouvement des aimants des appareils magnétiques est toujours tel que le demanderait la loi fondamentale de l'électromagnétisme, si le courant de la Terre avait une influence directe sur les aimants. Si, par exemple, un courant positif du nord au sud se manifeste dans la ligne nord-sud, la déclinaison occidentale de l'aiguille augmente en même temps, et si dans la ligne est-ouest un courant positif marche de l'est à louest, l'intensité horizontale du magnétisme terrestre devient plus grande, c'esl-à-dire que le pôle nord du bifilaire marche vers le nord.

Le retard qu'éprouvent les indications des instruments magnétiques relativement à celles du galvanomètre s'expliquerait par l'hypothèse que le courant terrestre, qui influence immédiatement les aimants des galvanomètres, ne réagirait sur les instruments magnétiques que par l'aimantation des couches plus ou moins grandes de la Terre, ce qui demande un certain temps.

6° Ce retard dans l'effet du courant lellurique sur les instruments de variation sert à expliquer, au moins en partie, le manque d'une proportionnalité stricte entre les variations du courant et des éléments magnétiques. On remarque que la proportionnalité fait surtout défaut quand les variations du courant sont très fréquentes et alternatives, et qu'elle devient plus complète aux jours des perturbations non brusques. Or on comprend facilement que, dans le j)remier cas, les courants passagers et de sens contraire, ([ui se suivent rapidement, se détruiront en partie par l'aimantation de la Terre, de sorte fjue les variations des instruments magnétiques seront relativement plus petites. Les observations menliounées le i5 novembre 1882 et le i"'"' mars i883, ainsi que les

courbes enregistrées parle magnélographe, servent à appujer cette explication. Les courbes enregistrées le i*^' mars démontrent, par la netteté des lignes tracées, une marche relativement tranquille des aimants, bien que les perturbations lentes aient été assez grandes, et en conséquence les courbes dessinées d'après les lectures des galvanomètres ne sont pas très accidentées, et celles du courant sud-nord très semblables aux courbes de Funifilaire, celles du courant est-ouest très concordantes avec les enregistrements du bifdaire. Par contre, les deux sortes de courbes du i5 novembre n'offrent que très peu de concordance entre elles, et, quoique les variations des deux courants soient très grandes et rapides, les enregisirements du magnétograplie, comme les observations directes des instruments magnétiques, ne présentent pas de grandes perturbations; mais, en examinant de plus près les courbes enregistrées, on y remarque très bien les traces d'une oscillation permanente des aimants entre de petites limites.

Nous pouvons donc conclui-e que les courants telluricjues sont toujours la cause primaire des peiturbalions magnétiques, mais non des variations périodiques des éléments magnétiques.

Observations de M. E . Dlavier. — • Les recherches de M. E. Blaviersont d'un très grand intérêt, surtout parce qu'elles ont été faites sur des lignes de longueurs différentes. Des lignes longues et courtes donnent toujours des résultats sûrs quant aux variations du courant tellurique, si l'onprend seulement quelques précautions. Ces recherches démontrent que la nature et la forme de la Terre, qui se trouve entre les extrémités des lignes, n'exercent aucune influence sensible sur les variations. Il semble aussi qu'il soit indifférent d'expérimenter sur des lignes aériennes ou souterraines. Les limites de notre Mémoire ne nous permettent pas d'entrer dans une analyse plus détaillée de ces recherches.

Nous aurions désiré que les courbes enregistrées nous eussent permis de tirer des conclusions concernant le retard de la variation magnétique découvert par Airy, c'est-à-dire que les varialions du courant terrestre précèdent le plus souvent les variations magnétiques, ce qui a été confirmé par ]M. Wild. Ce même fait semble aussi vérifié par les observations de l'expédition finlandaise

en Laponie. Un examen des courbes qui, dans l'Ouvrage de M. Blavier, représentent les variations des courants telluriqucs, montre en efTet que ce relard est arrivé dans plusieurs cas. Ainsi, en comparant les variations dans la ligne de Paris-Dijon avec les variations des déclinaisons du Parc Saint-Maur, nous trouvons, pour le 5-6 novembre, une forte variation entre G'' et 9'' de l'aprèsmidi. Le courant indique, comme presque toujours, des variations dans des sens contraires.

Le courant positif a pourtant été beaucoup plus intense, daprès l'examen de la courbe. La courbe de la déclinaison accuse aussi une variation, mais elle est arrivée plus tard. Le 1-2 novembre, il y a entre minuit et 3'' deux fortes variations dans le sens négatif, qui précèdent aussi la variation de la déclinaison. Il en fut de même le i2-i3 novembre entre G'' et 9''.

Il faut se figurer que le courant, agissant d'abord sur la Terre, l'aimante et qu'ensuite celle-ci agit sur les instruments de variation magnétique : la loi électromagnétique serait alors accomplie.

En général, ce retard se manifeste sur les courbes de déclinaison, mais on ne le voit pas clairement sur les courbes d'intensité, parce qu'elles ont, selon nous, trop peu d'étendue pour le bien montrer. Toutefois pour que ce retard s'accuse nettement, il faut que les variations soient lentes; car, comme M. Wild l'a fait voir, il est clair que des courants de sens contraires en se suivant très rapidement doivent s'annuler.

CoNCLxisioiv : Les courants telluriques sont la cause primaire (les perturbations magnétiques. — Comme résultat général de toutes ces recbercbcs, nous pouvons conclure que les courants telluriques ont un rapport intime avec les perturbations magnétiques et que celles-là ont, en efïet, leur cause première, au moins dans la plus grande partie des cas, dans ces courants telluriqucs.

Nous savons déjà que les aurores boréales sont liées étroitement avec ces deux phénomènes. Nous y reviendrons plus loin.

Théorie du magnétisme terrestre.

Diverses théories proposées. — Diverses théories ont été proposées pour expliquer les phénomènes magnétiques.

Elles se divisent en deux classes : les unes considèrent le magnétisme comme produit par la présence d'un ou plusieurs aimants situés au centre de la Terre; les autres admettent que les couches inférieures de notre globe sont douées de propriétés magnétiques.

Toute théorie pour être complète doit d'abord tenir compte :

]° De l'état magnétique actuel de la Terre;

2° Des variations séculaires et quotidiennes;

3° Des altérations accidentelles ou tempêtes magnétiques.

Quand on se rappelle que la Terre possède plusieurs points où la force magnétique subit des variations considérables, on reconnaît que la supposition d'un aimant central et unique est inacceptable. Tout au [)lus ])ourrait-on expliquer l'état magnétique terrestre par l'existence de deux aimants ; mais le magnétisme terrestre n'exerçant qu'une force dirigeante et non pas une force attractive ou répulsive, il serait nécessaire de supposer ces aimants situés à l'intérieur de la Terre, près de son centre et de part et d'autre de celui-ci. Il faudrait, en outre, admettre que les aimants terrestres sont très courts relativement à l'axe de la Terre. Pour expliquer les variations séculaires, le système devrait être mobile, c'est-à-dire tourner autour d'un axe fixe. — Un tel système ne peut exister en réalité, parce que l'intérieur de la terre est dans un état de fusion ignéC; et l'on sait que tous les corps portés à une très haute température perdent leur magnétisme.

Théoi-ic luatltémaiiquc de Gauss. — Ces deux aimants n'ont donc qu'une existence hypothétique cl réellement ne sont qu'une représentation imaginée de l'état magnétique total de la Terre. — Nous enti^ons ainsi dans la théorie mathématique de Gauss, qui admet que chaque partie du globe contribue à la constitution magnétique de celui-ci. Au lieu de chercher le siège du magnétisme terrestre, Gauss se demanda comment la Terre devait être constituée au point de vue magnétique pour permettre d'expliquer tous les phénomènes qu'on y constate. Son hypothèse établissait dès le début la loi générale de l'action magnétique terrestre, et, comme le magnétisme n'est pas également distribué, Gauss détermina cette distribution en utilisant les résultats expérimentaux précédemment obtenus. 11 obtint alors une formule rnalhémalique au moyen de

laquelle on peut calculer l'aclion du magnétisme terrestre sur un aimant situé en un point quclconfjue de la surface de la Terre et en déterminer très exactement les trois composantes de la force magnétique (Note Vil).

Nous voyons que Gauss nous a donne une théorie mathématique, mais uon une explication physique des phénomènes magnétiques.

Magnétisme permanent ou courants gaWaniques. — En effet, cet état magnétique de la Terre peut provenir aussi bien du magnétisme permanent que de courants galvaniques circulant autour du globe. En supposant que son origine est dans un magnétisme permanent dont le siège est situé à l'intérieur de la Terre, ou dans une couche ferrugineuse placée au-dessous de sa surface, on se heurte toujours contre la difficulté d'expliquer les variations séculaires et quotidiennes. En outre, il faut se livrer, relativement à la constitution de la croûte terrestre, à de nouvelles hvpothèses, sinon hors des limites de la possibilité, du moins qui ne sont appuyées sur aucune observation. Si réellement le noyau intérieur de la Terre est dans un état de fusion ignée, il ne peut pas être magnétique, et le magnétisme aurait alors son siège exclusivement dans la partie voisine de la croûte. Mais cette croûte étant solide, son état magnétique reste immobile; les variations séculaires deviennent donc inexplicables. On a aussi pensé à tenir compte du mouvement de rotation, pour admettre que le refroidissement continuel de la Terre devait produire des changements dans la disposition magnétique de la croûte. Or, même en acceptant ces hypothèses, nous ne pouvons pas nous rendre compte de la régularité si grande des variations séculaires.

Si Ton veut expliquer les changements dans l'état magnétique de la Terre par Tinfluence du Soleil, on objectera que le Soleil n'est pas plus magnétique que le feu central du globe, sa température étant excessivement élevée, comme l'ont montré les observations récentes.

Heureusement il nous reste encore une explication, celle qui résulte des courants électriques. Aussitôt que l'on connut l'influence d'un courant sur l'aiguille aimantée, et surtout dès qu'Ampère eut prouvé que tous les phénomènes magnétiques peuvent

être expliques par des efï'ets de courants galvaniques, on se hâu de donner la même explication au magnétisme terrestre. En effet, nous avons précédemment fait remarquer que la théorie de Gauss laissait à décider la question de savoir si le magnétisme terrestre provenait d'un état magnétique spécial du globe, ou bien des courants électriques, et qu'elle pouvait parfaitement s'adapter à l'un ou l'autre cas.

Déjà, en i83o, Barlow répéta des expériences avec une sphère en bois d'un grand diamètre autour de laquelle il fit passer un courant élecliùque, et les résultats obtenus l'autorisèrent à conclure que les phénomènes produits par le magnétisme terrestre pouvaient être attribués aux effets des courants ; nous adopterons donc en général cette manière de voir et nous allons présentement nous occuper de la question : D'où viennent ces courants électriques et comment peuvent-ils produire l'état magnétique de la Terre?

La seul système magnétique ; conséquences de la tliéorie de Gauss. — Quelles que soient les irrégularités qui se manilestent dans le magnétisme terrestre, il est facile de voir que tous les faits isolés sont dus à un seul et même système magnétique.

Cette idée deviendra plus nette encore par la théorie de Gauss, car, même s'il y a de petites différences entre la théorie et l'expérience, il faut pourtant avouer que l'accord est plus que suffisant pour montrer que l'hypothèse était juste.

Nous pouvons, par conséquent, accepter avec confiance les conclusions générales qui résultent de cette théorie.

Il n'y a que deux manières d'expliquer les laits observés : ou bien il faut regarder la Terre comme une bobine dont les spires sont parcourues par un courant, ou bien comme un électro-aimant.

Ces deux suppositions sont les seules qui s'accordent à expliquer les variations séculaires du magnétisme terrestre. La théorie de Gauss va nous dire à laquelle des deux il faut donner la préférence.

Dans son Mémoire, Gauss décompose la force magnétique du globe en trois composantes rectangulaires qui sont : la composante nord, la composante ouest et la composante verticale.

En supposant que le siège du magnétisme terrestre soit à l'intérieur de la Terre, on obtient pour les trois composantes des va-

-MAGXÉTISMK TERRESTRE. 87

leurs qui s'accordent élroilement avec les dates observées. En plaçant, au contraire, le siège du mènie magnétisme hors de la Terre, on obtient pour la composante nord et la composante ouest des expressions qui s'accordent avec les observations, mais non pour la composante verticale, qui aura une valeur toute contraire aux dates observées selon les calculs numériques de Gauss. Rien n'empêche cependant qu'une petite partie de cette force puisse exister hors delà Terre. Nous avons donc là une raison importante de ne pas placer le magnétisme terrestre hors de la Terre. Il y en a encore une autre à laquelle nous devons donner la même importance, quoique l'exposé en soit un peu long.

Siège du magnétisme lerresl/e. — En supposant que le siège du magnétisme terrestre se trouve hors de la Terre, on ne peut le chercher que dans les courants galvaniques permanents^ « si, comme dit Gauss, on veut exclure des fantaisies sans fondement; bien que nous ne connaissions pas l'existence de tels courants, notre ignorance ne les empêche pas d'exister ».

En supposant qu'ils existent dans l'espace limité entre deux surfaces concentriques autour de la Terre, nous com|)rendrons aussitôt qu'ils ne peuvent pas rester sans effet sur la Terre elle-même. Pour prouver ceci clairement, nous allons exposer en peu de mots les qualités dont la Terre doit être douée, d'après nos connaissances actuelles, pour que les lois physiques connues soient satisfaites.

En ce qui concerne la structure intérieure de la Terre, nous saxons peu de chose, mais ce (jue l'expérience nous a révélé est d'une certitude parfaite et nous permet de tirer certaines conclusions importantes à notre sujet.

La croûte terrestre et la couche magnétique . — On admet que le globe terrestre est constitué par un noyau central entouré d'une croûte ou écorce solide. Parmi les substances qui entrent dans la composition de cette croûte, les corps magnétiques peuvent être évalués aux o,o:i de la masse; mais, quoique inégalement répartis, ils forment cependant un corps magnétupie.

La /ig. 8 donne une idée de la forme de cette croûte solide. Le cercle extérieur \OSE représente la surlace terrestre ; nose une

autre surface limitant le noyau incandescent. Aux environs des

pôles où la solidification s'est propagée plus loin dans l'intérieur

Fis. 8.

qu'aux environs de Téquateur, la surface intérieui^e doit avoir la forme indiquée par n'os'e.

Les lois connues de l'accroissement de la température quand on pénètre à l'intérieur de la Terre nous autorisent à supposer que l'épaisseur de la croûte solidifiée doit être au moins de ôo*"". Notre figure la représente assez agrandie.

Chacune des particules qui peut être aimantée possède une valeur magnétique, déterminée par la position qu'elle occupe dans la croûte terrestre.

Nous pouvons alors nous imaginer que toutes ces particules sont groupées suivant leurs valeurs magnétiques sur une couche mince renfermée entre les deux surfaces intérieures et extérieures, comme le montre la courbe irrégulière X\ Y'X'.

Nous savons par des recherches assez étendues qu'une telle couche creuse possède, au point de vue magnétique, presque les mêmes propriétés que si elle était entièrement solide.

La couche magnétique est aimantée par des courants provenant de la rotation de la Terre dans Vespace. — Les courants

magni-:tismk ti<urkstri<. 89

galvaniques, supposés si lues hors de la Terre, doivent donc ai;ir sur la couche creuse en l'ainiautant, et comme l'efTet d'une lelle couche magnétique sur une aiguille mobile est, selon notre expérience de rélectromagnétisnic, assez grand comparé à l'action directe des courants, il en résulte que le siège du magnétisme terrestre doit se trouver en plus grande partie dans la Terre cllc-mcme.

On voulait auliefois trouver ces courants dans la croûte terrestre, c'est-à-dire, dans ce phénomène que nous avons appelé le courant tellurique. Les expériences faites de nos jours montrent cependant que cette supposition n'est point admissible; d'abord le courant terrestre est trop faible pour produire tout le magnétisme terrestre et il subit des changements si grands, que la force magnétique entière du globe serait à certains moments non seulement annulée, mais tout à fait renversée. Ce courant ne peut produire, comme nous l'avons vu, que les perturbations magnétiques. Il faut donc chercher ailleurs les causes qui produisent les grands phénomènes de l'aimantation de la Terre (Note IX).

L'exposé de ces causes que nous avons proposées nous conduirait trop loin, et nous nous bornons à dire qu'elles doivent, sans doute, résulter de la rotation de la Terre dans l'espace. Nous avons essayé de le démontrer, par des expériences et par des calculs, dans un Mémoire sur les causes du magnétisme terrestre (^Comptes rendus de l'Académie des Sciences, juillet 1880).

EFFETS ET x\ATURE DE L'AURORE POLAIRE.

Effets sur les fils télégraphiques.

Les aurores polaires ont une influence très marquée sur les lîls télégraphiques, non seulement clans les hautes régions arctiques, mais aussi dans les contrées situées à des latitudes plus basses, lorsque ces lumières ont une étendue sulfisante. Pendant la durée du phénomène on ne peut, en général, faire usage du télégraphe : des courants électriques circulent dans les fils avec une telle force que les instruments fonctionnent spontanément et d'une manière tout à fait irrégulière.

Pendant la grande aurore boréale du 2 septembre 1859, les courants furent si intenses et d'une durée tellement prolongée, qu'on put s'en servir aux États-Unis pour envoyer des signaux d'une station à une autre. Ce fait prouve parfaitement que, sous l'action de la lumière polaire, il se développe un courant électrique capable de remplacer celui d'une pile ordinaire et ne différant de ce dernier que par des variations ])Uis fréquentes. Les courants électriques provenant des deux grandes aurores boréales du 28 août et du 2 septembre iSSq marchaient dans la direction du nord-est et du sud-ouest. Les mêmes influences furent observées dans plusieurs stations d'Europe. En Suisse, on mesura les courants avec un galvanomètre qui indiqua une intensité trois fois plus grande que celle du courant produit par une pile ordinaire. A celte occasion, on constata la présence de courants se dirigeant dans des directions opposées : l'un allait du nord au sud et se confondait à peu près avec le méridien de la contrée; il était, en outre, d'une intensité et d'une durée doubles de celles du courant opposé du sud au nord.

EFFETS ET NATURE DE L'AURORE POLAIRE. <)i

Ou fit aussi en Angleterre, pendant la durée des lumières polaires, des observations soignées sur les eourants passant dans les fils télégraphiques. Elles montrèrent qu'un courant électrique traversa toute TAnglelerre sur une étendue indéterminée du nord-est au sud-ouest. Parfois il est arrivé que le courant avait une intensité si considérable qu'on a pu faire jaillir, des appareils télégraphiques, des étincelles et même donner des commotions.

Toutes ces observations montrent assez clairement l'origine électrique de la lumière polaire; les exemples que nous venons de citer ne sont pas les seuls, et il est facile de répéter les mêmes observations chaque fois que des grandes aurores polaires se développent dans le ciel.

Nature de la lumière produite par l'aurore boréale.

Analyse spectrale. — Lorsque nous avons décrit l'aurore boréale, nous avons parlé des couleurs qui la distinguent et dont les plus fréquentes sont le jaune ])àle, le rouge, le vert pâle et le violet. Quand le ciel est sans nuages, ces couleurs sont d'une pureté et d'une délicatesse qui charment l'œil; mais leur étude n'est véritablement féconde que si l'on applique au phénomène l'analyse spectrale.

Un grand nombre d'observateurs ont employé à différentes occasions le spectroscope pour analvser la constitution de la lumière

polaire. Angstrijm fut le premier qui s'en servit en i8()(3. Il observa t;tdé termina à^dAiorà une raie située entre le jaune et le vert; plus tard, il en découvrit de nouvelles. La première, appelée la raie jaune, et dont la longueur d'onde est de ooôp à 0079 diK-millionièmes de millimètre, est tellement caractéristique de la lumière polaire qu'elle est visible même quand on ne peut découvrir à 1 œil nu aucune autre trace de lumière. L'analvse spectrale est donc la méthode la plus sensible à emplover, j)our reconnaître si une lumière est ou n'est pas de la nature de celle des aurores boréales. En outre, nous avons remarqué à diverses reprises que la lumière fie cette raie, au lieu d'être immobile, ressemble le plus souvent à un courant lumineux, ce qui ferait supposer une source de lumière qui ne serait pas continue (26) (Note X).

Spectres de l'aurore boréale accompagnés des spectres de l'air raréfié.

OBSER- VATEURS.

P. Smylli...

Barker

Vogcl

Zonner

Backhoiis. . .

A. Clarkc...

Backhons. . .

Barker

Wijkandcrd Parent.. . .

Vogcl

Lemstrum...

Angstrôm. ..

Vogel

Wijkandcr. .

Barker

A. Clarkc... Wijkandcr. .

Lemstrum.. .

Vogel

Angslroni. . .

Winlock .. . .

Backhous. . .

Barker

Barker

Backhous. . .

Angstrôm .. .

Vogel

Wijkandcr..

Lemstrum . .

Barker

Angstrôm. . .

Wijkandcr..

.\. Clarke...