CHAPITRE III

LES SOLÉNOIDES

Un courant circulaire, librement mobile, se dirige, nous l'avcms vu, dans un plan perpendiculaire au méridien magnétique, et même perpendiculaire à la direction de l'aiguille d'inclinaison, si l'appareil est assez bien équilibré pour qu'il puisse prendre cette position. Un assemblage de courants circulaires ayant tous leur centre sur la même droite sera donc dirige par la terre, de façon que cet axe central soit parallèle à l'aiguille d'inclinaison ; en un mot, l'axe du système se comportera comme une aiguille aimantée.

Ampère a réalisé un tel système, qu'il appelle solenoïde^^ par un fil tordu en hélice, dont les extrémités viennent ensuite se rejoindre au milieu du tube, où elles communiquent avec les rhéophores d'une pile. Les spires parallèles de l'hélice sont ainsi parcourues

*lDu grec «o^tjy, tube.

LES SOLÉNOlDES.

par le même courant, et il est permis de les considérer comme l'équivalent d'un assemblage de courants circulaires parallèles. Un solénoïde, suspendu comme on le voit dans la figure 81, se dirige dans le méridien magnétique, de telle manière que le courant marche dans le sens direct pour un observateur posté

ni, ^

Nord.

Fig. 8i. ' SolénoSde dirigé par la terre.

du côté du sud. Le pôle sud (ou pôle boréal) d'un solénoïde est donc celui qui, regardé en face, présente un courant direct; le pôle nord (ou pôle austral) est celui qui présente un courant rétrograde : il se trouve à la gauche du courant, si ce dernier regarde l'axe du solénoïde. Quand le solénoïde peut tourner autour ;d'un aie horizontal perpendiculaire au méridien, il se di-

S44 LE NAGNÉTISHE.

rige eomme raiguille d'inclinaison. Pour faciliter cts eipériences, on fait maintenant les solénoïdes en fil d'aluminium, afin de les rendre plus légers. Théoriquement, on voit qu'un solénoïde pourrait remplacer Taiguille de la bousi>ole.

On peut d'ailleurs enrouler les solénoïdes de deux manières. Lorsqu'on enroule un fil en hélice autour d'un tube qu'on lient de la main gauche, on peut, en partant de l'extrémité gauche, faire tourner la main au-

Fi^. 82. <=^A, liéiice gaudie. b, hélice druite.

tour du tube dans le sens direct; on obtient alors une hélice sinisirorsunij ou simplement hélice gauche (fig. 82, A). On l'obtient aussi en partant de l'extrémité libre, et faisant tourner la main dans le sens inverse, car il est facile de voir qu'en exécutant le second mouvement après le premier la main ne ferait que revenir sur ses pas. Si, au contraire, on enroule dans le sens direct en parlant de l'extrémité libre (extrémité droite du tube), ou bien dans le sens invei*se en partant de Texlrémité gauche, on obtient une hélice dextrorsurriy une hélice droite (fig. 82, B). C'est l'hélice des vis ordinaires cl des tiro-bouclion!(, dont

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les extrémités présentent des circonvolutions directes, tandis que les spires de Théiice gauche s'en yont en sens inverse.En retournant bout pour bout une de ces hélices, il est facile de voir qu'on n'en change point le sens .

Il s'ensuit de ces définitions que le pple austral, lequel est toujours à la gauche du courant qui n.'garde Taxe, se trouve pour le solénoïde gauche à l'extrémité par laquelle entre le courant, et pour le solc~ noïde droit à l'extrémité par laquelle il sort.

Les solénoidesne se dirigent pas seulement comme

les aimants; l'analogie va F,g.83. -Aiiraciion etrépuu plus loin, car leurs pôles des wiénoWes.

de même nom se repoussent, et leurs pôles de noms contraires s'attirent. Ces effets s'expliquent d'ailleurs par les lois d'Ampère, car en présentant Tun à l'autre deux pôles de solénoïdes de même nom (fig. 83) on rapproche deux courants qui étaient de même sens lorsqu'on les regardait tous deux en face, mais qvt marchent en sens contraire l'un de l'autre lorsqu' les oppose comme le montre la figure ; or nous vous que des courants de sens contraires se repoussent. De même, lorsqu'on présente l'un à l'autre deux pôles de noms contraires, les courants, qui marchaient en sens opposés, deviennent de même sens par la situation où ils se trouvent, et nous savons que des courants de même sens s'attirent.

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Enfin les mémesattractions ou répulsions se manifes: tent entre les pôles d'un solénoïde et ceux d'un aimant. II y a un parallélisme évident entre les propriétés des aimants et celles des solénoïdes, et la similitude est telle qu'Ampère n'hésite pas à considérer les aimants comme de véritables solénoïdes, formés par une in^ nité de courants moléculaires. Dans cette hypothèse, le fer et l'acier aimantés sont le siège dq courants

électriques circulant autour de chaque particule.

Ces courants élémentaires prennent naissance au moment de l'aimantation, — Fig- ^' ou bien ils existent déjà

Courants moléculaires. , , . .' ...

dans la masse; mais us sont d'abord dirigés dans tous les sens de manière à se neutraliser, et l'aimantation ne fait que les orienter tous de la même manière. Quoi qu'il en soit, dans l'aimant ces courants élémentaires sont tous parallèles et de même sens, comme le montre la figure 84, qui représente la section transversale d'un barreau aimanté. Dans les parties contiguês a, b, les effets sont alors opposés et se détruisent, mais les portions de courants qui affleurent le contour de la tranche composent ensemble un seul courant qui enveloppe le barreau, et ce dernier se trouve ainsi constitué en solénoïde*.

*■ On n'a pas tout dit lorsqu'on a déclaré que les aimants sont des solénoïdes ; il reste encore quelques difficultés à écarter. Ainsi le solénoïde n*agit pas indifféremment dans toutes les directions comme le fait l'aimant ; pour aimanter une aiguille, on peut appliquer le barreau

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D'après cette théorie du magnétisme, la tefre elle- 4néme est sillonnée de courants électriques, dont 1^ cause pourrait être cherchée, soit dans les actioni chimiques de diverse nature qui s'opèrent incessamment dans son sein, soit dans l'influence yarfable de la chaleur solaire. L'ensemble de ces courants produit le même effet qu'un courant unique qui marche dans le plan de l'équateur magnétique de l'est à l'ouest, comme le soleil. Ce courant, s'il regarde le centre du globe, a le pôle sud, -^ le pôle austral du solénoïde terrestre, — à sa gauche. S'il regarde une aiguille aimantée suspendue au-dessus de lui, il a encore le pôle austral de l'aiguille à sa gauche, comme le demande la loi des actions réciproques dest aimants et des courants.

M. Barlow a essayé de reproduire l'état magnétique de la terre, en enroulant sur un globe de bois un long fil conducteur en spires parallèles, puis couvrant le globe ainsi préparé des fuseaux de papier qu'on emploie pour confectionner un globe terrestre. Ces fuseaux étaient placés de manière à faire tomber les pôles magnétiques de la mappemonde sur les pôles (les spires. Une aiguille asiatique, promenée sur ce globe, prenait effectivement les directions connues de l'aiguille aimantée; elle marquait la déclinaison et l'inclinaison à peu près comme une aiguille libre à la surface de la terre.

dans un sens quelconque. Enfin le courant qui devrait passer dans un solénoïde pour produire le même effet qu'une aiguille aimantée de même dimension porterait à l'ineandescenee un gros fil d» platine.

L'existence de courants à la surface de la terre a d'ailleurs été confirmée par les observations directes, faites sur des lignés télégraphiques convenablement disposées. On peut citera cet égard les recherches entreprises par M. Lamont à Munich, par M. Walker et M. Airy en Angleterre, par Matteucci et le P. Secchi en Italie, par M. Dufour en Suisse. En somme, il paraît prouvé qu'il y a un courant qui marijUé de Test à l'ouest; seulement, dans l'opinion de M. Lamont, le galvanomètre n'indique januMl le couran^ terrestre lui-même, il n'indique que les fluctuations de ce courant, les variations incessantes qu'il éprouve. Le courant terrestre, s'il était absolument constant, se propagerait exclusivement dans le sol, et ne viendrait point, par des dérivations, emprunter les circuits aériens de nos lignes.

La question de l'origine du courant terrestre n'est pas moins obscure. On a eu recours, pour en rendre compte, aux actions chimiques et notamment aux oxydations lentes qui s'accomplissent incessamment dans le sol ; mais ce ne sont là que des causes locales qui doivent agir d'une manière irrégulière, et ne sauraient donner une direction fixe à un grand courant enveloppant toute la terre. L'influence manifeste du soleil sur les variations diurnes de l'aiguille aimantée a fait songer à des courants thermo-électriques développés par la chaleur solaire ; mais l'on ne sait trop comment expliquer la production de ces courants. Tout cela est bien vague, et il faut dire la même chose des théories fondées sur les réactions du noyau central, sur l'induction magnétique produite par le soleil, etc.

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Le plus prudenty c'est d'avouer que les termes du problème sont à peine posés.

L'existence du courant terrestre n'en est pas moins un fait capital. « Dans ce sol, qui semble immobile, et où s'élaborent tant de germes cachés, où se préparent tant de phénomènes futurs, circule sans repos, comme un fleuve intarissable, le courant mystérieux. Sous l'ii^tueoce du soleil, il se précipite ou se ralentit, se déplace dans un sens ou dans un autre, promènç sur la rondéttr du globe son équateur et ses pôles; il obéit sans' cesse aux lois harmonieuses des astres, et cependant il paraîtn'étre qu'un caprice de la terre, à cause de l'entre^croisement multiple de ses ^Hiénomènes à périodicités si diverses. De même que la fine aiguille aimantée tremble et s'agite comme un être affolé, dans sa boite suspendue près du gouvernail du navire, de même sur la terre entière les courants magnétiques oscillent et se déplacent sans relâche ; obéissant aussitôt aux influences cosmiques qui se font sentir seulement à la longue sur les autres fonctions du globe, ils peuvent être comparés avec raison aux phénomènes nerveux dans l'organisme animale »

^ Elisée Reclus, la Terre»