LES CARTES MAGNÉTIQUES. — LES DEUX] POL^MAGNÉTIQUES DU GLOBE

Au dix-septième siècle, on commence à observer la déclinaison d'une manière suivie. Dès 1559 d'ailleurs les navigateurs hollandais avaient recueilli une série de déterminations, d'après les ordres du prince de Nassau. Kircher nous apprend que le P. Burrus, à Lisbonne, avait marqué sur une mappemonde les déclinaisons observées, et tracé, de degré en degré, les lignes d'égale déclinaison^. Le P. Burrus y voyait un moyen de trouver la longitude en mer, et il offrit de vendre sa découverte au roi d'Espagne pour 50 000 ducats ; mais dès cette époque on savait que la déclinaison ne pouvait fournir une donnée assez précise pour un pareil usage.

En 1698, le célèbre astronome anglais Halley obtint du roi Guillaume III un navire avec lequel il

' Il les appelait tractus chalybœlitici. Kircher écrivait en 1631.

LBS CàRTES MIGSETIQUES. 139

partit- pour un graod Toyage, afin de cMterminer la position géographique des colonies anglaises et de recueillir des observations magnétiques. Au bout de six mois on le voit revenir; tout son équipage avait été malade après qu'on eut passé la ligne, et son lieuteiiant s'était révolté. Le lieutenant fut cassé, et Halley reprit la mer ; il revint en 1 700 avec une riche moisson d^observations. En y ajoutant celles qui lui étaient fournies par d'autres observateurs, il dressa ses célèbres cartes des lignes d'égale déclinaison, ou lignes isogonesj comme on les appelle aujourd'hui. Ces courbes y sont tracées de cinq en cinq degfii. L'imperfection des méthodes d'observation, dans lesquelles on n'avait pas tenu compte de l'influence du fer des vaisseaux, ne permettait pas encore de donner à ces sortes de cartes une grande exactitude ; cependant on y reconnaît déjà l'aspect général des isogones, telles qu'elles ont été plus tard déterminées par les successeurs de Halley. L'aspect de ces lignes change d'ailleurs peu à peu, grâce aux variations lentes que la déclinaison subit avec le temps, et dont nous parlerons plus loin.

Des cartes nouvelles des lignes isogones furent publiées par Mountain et Dodson en 1740. En 1768, Wilke donna une carte des lignes d'égale inclinaison. Puis vint Cristopher Hansteen, professeur de physique à Christiania, qui fit paraître, en 1819, un grand ouvrage sur le magnétisme terrestre.

Né en 1 7 74, M. Hansteen fut nommé assez jeune à la chaire de physique de l'université norvégienne. Pendant un demi-siècle, il n*a cessé de contribuer activement au progrès de la science du magnétisme terrestre.

140 LE MAGNÉnSME.

dont il s'était fait une Téritablo spécialité. Obligé d'éditer à ses frais Touvrage, capital pour l'époque, où il réunissait et mettait en œuyre l'ensemble des matériaux d'obsenration alors accessibles, il ne put le continuer et dut s'en tenir à la publication du premier volume ; ses travaux postérieurs ont paru dans les divers recueils consacrés aux recherches de physique. M. Hansteen est mort en 1873.

Dans son ouvrage de 1819, il a tenté de déterminer les isogones pour diverses époques, en utilisant jusqu'aux plus anciennes observations. La comparaison des cartes de Hansteen pour les années 1600, 1700, 1800, fait immédiatement apercevoir les déplacements considérables que ces lignes éprouvent dans le cours d'un siècle. Ce n'est pas d'ailleurs le seul système de courbes par lequel il cherche à mettre en évidence la distribution du magnétisme à la surface du globe; mais avant d'aborder cette représentation empirique de la réalité, il est intéressant de nous rendre compte a pnori de l'aspect que présenteraient les phénor mènes, s'il y avait à l'intérieur du globe un aimant dirigé suivant un de ses diamètres, et dont les pôles fussent peu éloignés du centre.

On reconnaît facilement qu'en ce cas Taxe prolongé de l'aimant viendrait couper la surface terrestre en deux points N, S, qui seraient les pôles magnétiques du globe, où l'aiguille d'inclinaison serait verticale, où l'aiguille de déclinaison serait en équilibre indifférent, où l'intensité enfin serait double de celle qu'on trouverait sous Véquateur magnétiquey c'est-à-dire le long du grand cercle tracé à égale distance des deux

LES CARTES MAGNETIQUES. 14i

pôles N, S. Sous l'équateur magnétique, Tinteusité serait plus petite que partout ailleurs ; l'aiguille libre y serait toujours horizontale et perpendiculaire à l'équateur. Les grands cercles menés par les pôles N, S« ou méridiens magnétiques f marqueraient sur le globe les directions de l'aiguille de la boussole , et la décli« naison serait en chaque point égale à l'angle que le méridien magnétique ainsi défini formerait avec le méridien géographique. Les parallèles magnétiques^ perpendiculaires aux méridiens, seraient des lignes d'égale inclinaison, des isoclines^ et aussi des lignes d'égale intensité, des isodynames. Le grand cercle mené par les pôles N, S, et par les pôles terrestres, étant à la fois un méridien terrestre et un méridien magnétique, représenterait une ligne sans déclinaison. Il partagerait le globe en deux «ones, l'une où la déclinaison serait orientale^ l'autre où elle serait occiden* taie. Les autres lignes isogones ou d'égale déclinaison s'obtiendraient en menant des courbes par les séries de points où les méridiens magnétiques et les méridiens géographiques se coupent sous les mêmes angles; ces courbes, déforme en général assez simple, viendraient toutes se croiser aâx points de concours des deux sortes de méridiens, c'est-à-dire aux pôles terrestres aussi bien qu'aux pôles magnétiques. Il résulte de cette remarque que le système des isogones comporte nécessairement une certaine complication qui le rend peu propre à donner une idée claire de la topographie du magnétisme terrestre.

Si nous passons maintenant aux cartes de Hansteen, où se trouvent figurés les résultats des observations

142 LET HAGNETISSTE.

^recueillies dans le cours de deux siècles, nous n*y retrouvons même pas la symétrie théorique de ces courbes idéales. On remarque d'abord deux lignes où la déclinaison est nulle, où par conséquent Taiguille pointe exactement vers le nord. Tune du côté de l'Atlantique, l'autre du côté de l'Asie. Ces deux lignes sans déclinaison^ à replis sinueux, partagent la surface du globe en deux zones où la déclinaison est de même sens : dans la zone qui comprend l'Océan Pacifique, elle est toujours orientale, dans l'autre toujours occidentale. C'est dans cette dernière que nous sommes depuis deux siècles ; le pôle nord de l'aiguille dévie donc dans toute l'Europe à gauche, c'est-à-dire à l'ouest. Il r/en était pas ainsi au commencement du dix-septième siècle, car alors la déclinaison était orientale dans toute une partie de l'Europe, l'aiguille y déviait à droite du méridien.

En effet, la première des deux lignes sans déclinaison, la ligne atlantique, partait en 1600 du cap de Bonne-Espérance, montait vers le nord par l'Afrique, l'Europe orientale, la Laponie, puis se repliait vers le sud et se dirigeait à travers l 'Atlantique sur l'Amérique méridionale, qu'elle atteignait un peu au-dessous de l'isthme de Panama. Elle enveloppait ainsi dans une vaste sinuosité presque toute l'Europe, qui se trouvait dès lors dans la zone de la déclinaison orientale. Peu à peu ce repli descendait sur l'Europe ; vers 1660, la ligne sans déclinaison passait par la France et la Grande-Bretagne, car à cette époque Taiguille aimantée se dirigeait droit au nord aussi bien à Paris qu'à Londres. De 1700 à 1800, on la

trouve comprise dans rAtlantique, qu'elle traverse obliquement du sud-est au nord-ouest, en se rappro-' chant peu à peu du nouveau continent, qu'elle coupe . à la hauteur du Canada. Elle a donc quitté l'Europe, quf est maintenant tout entière dans la zone de la déclinaison occidentale.

Les Portugais, lorsqu'ils doublèrent le cap de Bonnes Espérance, en 1486, traversaient la ligne sans déclinaison, et constataient avec bonheur que l'aiguille et l'étoile polaire avaient retrouvé leur accord. La pointe . où ils avaient observé l'absence de déclinaison reçut le nom de cap des Aiguilles {das Agulhds) ; elle ne mérite plus aujourd'hui ce nom, puisque le méridien céleste et le méridien magnétique y présentent maintenant un écart de 30 degrés.

Profitant d'un nombre très considérable de déterminations nouvelles fournies par divers navigateurs, Barlow dressa, pour l'année 1830, une carte des lignes isogones plus complète et plus précise que toutes celles qu'on avait eues jusqu'alors. Dans l'Océan Pacifique, cette carte montre des courbes fermées enveloppant les iles Marquises, au centre desquelles la déclinaison atteint un minimum. Il y en a d'ailleurs de semblables au nord-est de l'Asie, mais elles circonscrivent un maximum, comme le montre la carie des isogones dressée par Gauss et Weber (fig. 43).

Après le célèbre voyage de circumnavigation de la corvette la Coquille (1822-1825), qui a été si fécond en résultats scientifiques, le capitaine Duperrey entreprit la construction de nouvelles cartes synop-

i46 LE MAGNÉTISME.

tiques des déclinaisons fondées sur un autre principe. Au lieu de joindre par des courbes les points où la déclinaison a la même valeur, Duperrey trace sur le globe les lignes qu'on obtient en allant toujours dans la direction de l'aiguille aimantée. Ces lignes, qu'il nomme méridiens magnétiques vrais\ coïncident en chacun' de leurs points avec le méridien magnétique du Ijeu, lequel est donné par la direction de l'aiguille. En suivant le méridien magnétique du lieu, on arrive en effet bientôt à un point où l'aiguille s'écarte à droite ou à gauche de la route suivie Jusque-rlà; on prendra nouvelle direction qu'elle indique, et la courbe qui réunit ces directions successives est le méridien magnétique vrai. En partant de Bruxelles, on arriverait ainsi, par la mer du Nord, après avoir laissé l'Ecosse et l'Irlande à sa gauche et traversé le Groenland, à la terre de Boothia-Félix, au pôle magnétique boréal. En partant de Sainte-Hélène, on arriverait encore au même terme en passant par le cap Vert, les Açores, la pointe méridionale du Groenland. Un coup d'œil jeté sur ces cartes montre que dans les régions polaires la déclinaison de l'aiguille change rapidement d'un lieu à l'autre. Sur la côte ouest du Groenland, que baigne la mer de BafiBn, le pôle nord de l'aiguille se dirige droit à l'ouest ; à Port- Bowen, il pointe vers le sud-ouest, aux Iles Melville vers le sud-est.

.Les méridiens de Duperrey, qui sont représentés dans notre carte des Méridiens magnétiques (fig. 44) ^

* Ce sont les routes magnétiques de Léonard Eulci*.

Les cartes magnétiques. 449

offrent un tracé bien, plus régulier que les isogones^ Us aboutissent à deux pôles magnéliqueSf situés dans le voisinage des deux pôles terrestres. En menant des courbes normales aux méridiens magnétiques vrais^ on obtient les parallèles magnétiques; ce sont les routes indiquées par Faiguille qu'on posait autrefois en croix sur Faiguille aimantée. Le parallèle du milieu, qui longe d'assez près réquateurterrestre^a reçu de Duperrey le nom à'équateur magnétique.

Comme les déclinaisons, les inclinaisons observées dans les divers lieux du globe peuvept être représentées d'une manière synoptique par un système de courbes assez semblables aux parallèles terrestres, que l'on nomme isoclines ou lignes d'égale inclinaison (fig. 45). Il y en a une où l'inclinaison est nulle, où l'aiguille libre reste horizontale ; cette ligne sans inclinaison, qui partage avec le parallèle moyen le nom èiéquateur magnétique^ court dans le voisinage de l'équateur terrestre, qu'elle coupe deux fois. A partir de l'équateur, l'inclinaison augmente jusqu'aux pôles magnétiques, où l'aiguille prend la direction verticale. John Roses a rencontré en 1832, sur la terre de Boothia-Felix, le pôle magnétique boréal, sous la latitude de 70^ ; l'aiguille d'inclinaison s'y tenait verticale, et la boussole y perdait sa direction fixe.

Lorsqu'on possède une bonne carte des isoclines, l'observation de Tinclinaison peut, dans une certaine

' On y a marqué en outre' les lignes sans déclinaison par des traits ponctués. La carte a été dressée pour l'année 1836.

limite, faire connaître la latitude géographique. C*est toujours une ressource quand l'état du ciel ne permet pas robsei*Yation des astres. A. de Humboldt a imaginé de tirer parti de ce moyen près des côtes du Chili et du Pérou, où régnent, pendant une partie de Tannée, des brouillards intenses. Un moyen, même imparfait, d'obtenir la latitude est d'ailleurs d'autant plus utile dans ces parages^ que les courants maritimes y rendraient difficile le retour vers le sud d'un navire qui, longeant la côte dans la direction du sud au nord, aurait, dépassé le port.

Un autre système de courbes destinées à mettre en évidence la distribution du magnétisme terrestre est fourni par les isodynames ou lignes d'égale intensité de la force terrestre (fig. 46).

L'intensité augmente, comme l'inclinaison, de l'équateur aux pôles. Ce fait avait été constaté dès 1787 par Paul Lamanon, l'un des compagnons de l'infortuné Lapeyrouse, dont les instructions, rédigées par l'Académie des sciences de Paris, comprenaient la comparaison des intensités magnétiques dans les différentes régions du globe. Les observations ont été perdues, mais le résultat avait été annoncé par Paul de Lamanon dans une lettre adressée au marquis de Condorcet. Cinq ans plus tard, de Rossel, qui était parti avec l'amiral d'Entrecasteaux à la recherche de Lapeyrouse, trouve cette loi à son tour; mais ses observations ne furent publiées qa'en 1808, quand M. de Humboldt eut découvert la loi de son côté, pendant son voyage dans les régions équinoxiales de l'Amérique (1798-1 803),

LES CARTES 'klAGNtriQUES. 153

Ce dernier avait constata qu'ufié aiguille aimantée qui faisait à Pari» 245 oscillations en 10 minutes n*en faisait plus que 211 dans le même temps au Pérou, en un point situé par 7^ de ^fitude australe. Il s'ensuivait que les intensités observées au Pérou et à Paris étaient dans le rapport de 5:4. Humboldt croyait qu'il avait rencontré un minimum ; on convint de le . prendre pour unité, à lî(^uelle on ramena ensuite les intensités observées dans les régions diverses du globe. Plus tard» il est vrai^ on trouva des points où Tintensité était encore plus faible qu'au Pérou» mais il fut décidé que Ton conserverait l'unité une fois adoptée.

Du côté du pôle nord, l'intensité magnétique offre deux maxima, l'un en Amérique, l'autre en Asie, et il en est peut-être de même du côté du pôle sud. Un coup d'œil jeté sur la carte (fig. 46) montre que les isodynames sont beaucoup plus irrégulières que les isoclines, et qu'elles différent beaucoup de ces dernières. £n revanche, il existe une étrange ressemblance entre les isodynames et les isothermes, ressemblance qui ferait supposer une étroite liaison entre les phénomènes magnétiques et la chaleur solaire.

Yoici une application pratique assez inattendue de CCS courbes. Les minerais de fer magnétiques en Suède se rencontrent souvent en masses limitées qui n'ont pas d'afOeurement au jour ; aussi la découverte d'une bonne partie des nouvelles mines est-elle due à l'emploi de la boussole, dont les ingénieurs suédois font un usage constant. Tout récemment M. Thalén a perfectionné ce moyen d'investigation de manière qu'il fait connaître non seulement l'existence, mail encore

154 LE HAGNÉTISME.

la puissance et la direction générale du gîte métallifère. On mesure en une série de points Tintensité horizontale du magnétisme terrestre par la déviation que Taiguille éprouve sous Taction d*un aimant placé à une distance toujours la même, ef Ton construit à l'aide de ces observations les lignes d'égale intensité. On obtient ainsi deux systèmes de courbes fermées qui entourent les deux points de plus grande et de plus petite déviation, et qui sont séparés par une ligne neutre. La ligne droite qui joint les deux foyers est la méridienne magnétique de la mine, dont elle indique la direction générale, l'étendue approximative, et même, jusqu'à un certain point, la profondeur sous le sol.

Depuis Gilbert, qui considérait la terre comme un vaste aimant, on a essayé de bâtir sur cette conception une foule de théories destinées à rendre compte des phénomènes de la déclinaison et de l'inclinaison. Plusieurs géomètres sont partis de l'hypothèse d'un aimant situé à l'intérieur du globe, ou bien, comme Hansteen, ils ont admis deux aimants de force inégale et de positions différentes. Gauss a retourné le problème : au lieu de partir d'une hypothèse sur les sources de la force magnétique du globe, il suppose que cette force est le résultat de masses magnétiques distribuées d'une manière quelconque, et dont la distribution est une des inconnues du calcul. Il arrive ainsi à une théorie complète des phénomènes du magnétisme terrestre, fondée essentiellement sur la considération du potentiel. Le potentiel est une fiction mathématique pour laquelle on peut, il est vrai,

Les aRTES MAGNÉTIQUES. 157

trouver diverses interprétations physiques, mais dont le principal avantage est de fournir immédiatement, par un calcul très simple, la valeur des trois composantes de la force terrestre. Les courbes qui relient les points où le potentiel a la même valeur sont les lignes isostatiques ou lignes de niveau i, La direction de Taiguille est toujours perpendiculaire aux lignes de niveau, qui sont par conséquent des paratlèles ma* gnctiques. La force horizontale est en raison inverse de la distance des deux lignes de niveau consécutives, siceslignes correspondent à des différences constantes du potentiel. La force verticale peut également se déduire du potentiel, et Ton obtient ainsi à la fois la déclinaison, Tinclinaison et l'intensité totale.

Nos cartes (fig. 43, 45, 46, 47) représentent les isogones, les isoclines, les isody names, et les lignes de niveau d'après l'Atlas publié en 1840 par Gauss et Weber. Ajoutons que la force magnétique du globe est évaluée par Gauss à 8500 quintillions de fois celle d'un aimant pesant 1 livre ; chaque mètre cube de la terre vaut donc*en moyenne 8 aimants de ce poids.

La direction que prend l'aiguille aimantée sous l'influence d'une attraction qui dans l'hémisphère boréal semble venir du nord, et dans l'autre hémisphère du sud, fait supposer l'existence de deux pdles magnétiques situés dans le voisinage des deux pôles terrestres. Avant les voyages d'exploration des navigateurs qui ont visité les régions circumpolaires, on n'avait d'autres moyens de déterminer ces pôles hypothétiques que de chercher les points do convergence des isogones ou des méridiens magnétiques qui se

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rapprochent à mesure qu'on arrive sous les hautes latitudesy — ou bien de chercher les centres des iso^ clineSy qui se rétrécissent graduellement comme les parallèles terrestres. Malheureusement le système des isogones se prête mal à cette recherche. Nous avons déjà dit qu'elles doivent se croiser, non seulement dans les pôles magnétiques, mais encore dans les pôles terrestres^ Aussi Halley se vit-il conduit à supposer quatre pôles magnétiques. Hanstccn admit également l'existence de quatre pôles qui, selon lui, tournaient lentement autour des deux pôles terrestres, les deux pôles arctiques accomplissant leur révolution respecr tivement en 860 et 1740 ans, les deux pôles antarctiques en 1504 et en 4609 ans. Duperrey, en. substituait aux lignes isogones ses méridiens magnétiques vrais, reconnut qu'il n'y avait réellement que deux pôles magnétiques. Il résulte d'ailleurs de la théorie de Gauss qu'il serait plus exact de parler de deux régions polaires où l'aiguille d'inclinaison est verticale et l'aiguille de déclinaison indifférente.

Pàrry, pendant sa seconde et sa troisième expédition polaire (1822-1825), approcha plusieurs fois du pôle magnétique boréal ; il le dépassa méme^ car il vit les aiguilles des boussoles se retourner complètement. A un certain moment, les boussoles refusèrent le service; elles ne s'orientaient plus que d'après l'attraction du fer des navires, ou bien s'arrêtaient tout à fait» On était donc dans une région où la force horizontale était nulle, où la force terrestre s'exerçait dans une direction à peu près verticale. En effet, les inclinai» sons observées à ce moment approchent de 89 degrés;

LË^ GÂBTËS MAGNETIQUES. 161

Taiguille était presque droite. D'après les mesures que Parry avait pu faire à Port-Bowcn, on fixa le pôle magnétique boréal par 70* de latitude et 90* de longitude à Touest de Greenwich. Cette position diffère peu de celle que Hanateen avait déduite de Tétude des isoclines pour son pôle magnétique américain.

En 1832, John Ross arriva, sur la côte sud-ouest de Boothia-Félix, dans la région même où Faiguille prend la direction du fil à plomb. Cette région polaire a 1 mille de tour (1 kilomètre et demi). En la contournant il vit l'aiguille de déclinaison en désigner constamment le centre. Le pôle magnétique boréal, d'après Ross, se trouverait par TO^'S' de latitude et 96 ^45' de longitude à l'ouest de Greenwich (99* à l'ouest de Paris).

Le pôle magnétique austral n'a pas encore été re* connu directement. Cependant James Ross en a approché en 1841 de très près ; selon ses observations, ce pôle serait sur la terre Victoria, par 75* de latitude et 154* de longitude à l'est de Greenwich. Gauss le place sur le continent antarctique, à une distance d'environ 18 degrés du pôle sud, par 152* de longitude orientale. Dumont d'Urville et Wilke sont également arrivés dans le voisinage.

Toutes ces déterminations sont encore assez vagues ; elles montrent pourtant que ieâ deux pôles ne son^ point antipodiqucs l'un à l'autre. N3us avons . d'ailleurs vu que l'intensité de la force terrestre offre deux maximsL dans T hémisphère boréal, l'un à l'ouest de la baie d'Hudson, l'autre au nord de la Sibérie ;

ces deux maxima sont tout à fait distincts du pôle magnétique boréal. Dans Fliémisphère austral , il semble qu'il y ait également deux points d'intensité maxima, mais plus rapprochés l'un de l'autre que les maxima de Thémispbère boréal.