VARIATIONS DIURNES DE L'AIGUILLE DE DÉCLINAISON

La découverte des variations diurnes de l'aiguille aimantée remonte à l'année 1722; elle a été faite par Graham. Depuis lors, ce curieux phénomène a fixé l'attention d'un grand nombre d'observateurs, et néanmoins, on doit l'avouer, il est encore enveloppé dans une grande

obscurité. Tous les physiciens admettent que, en Europe, l'extrémité boréale de l'aiguille aimantée marche, tous les jours, de Test à l'ouest, depuis le lever du soleil jusqu'aux approches d'une heure après-midi, et qu'ensuite elle rétrograde vers l'est; ils admettent aussi que l'étendue de ces oscillations journalières est plus grande en été qu'en hiver. Mais tout cela est-il bien certain ? Est-il vrai aussi, par exemple, que la position géographique ait sur ces phénomènes quelque influence , et que l'aiguille, comme quelques observateurs l'ont cru, se déplace beaucoup moins, toutes les vingt-quatre heures, près de Féquateur terrestre que dans nos climats?

Les académiciens de Pétersbourg ont plusieurs fois annoncé que, dans cette ville, la déclinaison ne varie ni du matin au soir, ni du jour au lendemain , ni même d'une année à l'autre. Malgré la confiance que les noms d'Euler, de Krafft, etc. , peuvent inspirer, une anomalie aussi extraordinaire doit-elle être admise, tant qu'elle ne se fondera pas sur des observations nombreuses et faites avec des instruments très-précis?

Lorsqu'on pousse l'exactitude, dans l'observation des oscillations diurnes de l'aiguille aimantée, jusqu'aux secondes de degrés, on ne trouve pas dans l'année deux jours qui se ressemblent parfaitement : ceci tient sans doute aux changements perpétuels des circonstances atmosphériques; mais on conçoit combien il serait inutile d'essayer quelque hypothèse à cet égard, tant que des observations exactes et correspondantes n'auront pas appris si ces perturbations sont locales, ou si elles s'observent simultanément dans des lieux éloignés.

Deux causes principales semblent donc avoir nui aux progrès qu'on a faits jusqu'ici dans l'étude des phénomènes magnétiques, savoir : d'une part, le manque d'observations correspondantes faites dans des lieux suffisamment éloignés, et, de l'autre, l'imperfection des instruments. Le Bureau des Longitudes ayant fait établir récemment, à l'Observatoire, un appareil extrêmement précis , construit par Fortin , on pourra donnér à cette branche de la physique toute l'attention qu'elle mérite. J'ai pu faire pour ma part des observations suivies sur ce sujet de 1818 à 1835; leur discussion fera l'objet du chapitre suivant.

Si je ne me trompe, il n'existait naguère en Europe qu'un seul endroit (l'Observatoire de Bushey-Heath, près de Londres) où l'on suivît régulièrement les variations diurnes de l'aiguille aimantée. On doit regretter que le propriétaire de cet établissement, le colonel Beaufoy, dont tous les physiciens ont été à même d'apprécier le mérite, se soit servi , dans ses observations, d'une aiguille supportée par une chape, et qu'il n'ait pas préféré de la suspendre, comme le faisait Coulomb, à un fil sans torsion.

M, Beaufoy a déduit de ses observations les valeurs suivantes des variations diurnes dans les divers mois de Tannée. Je remarquerai ici, une fois pour toutes, que les observations du matin sont faites généralement à huit heures quarante minutes; celles du milieu du jour, à une heure vingt minutes, et les observations du soir à sept heures cinquante minutes; les variations du matin représentent donc le mouvement de l'aiguille entre huit heures

quarante minutes et une heure vingt minutes; celles du soir, le mouvement contraire qui a lieu entre une heure quarante minutes et sept heures cinquante minutes du soir.

Janvier .

Février .

Mars. . .

Avril. • • Mai • • • Juin. . .

Juillet. .

Août. . .

Septembre Octobre.

Novembre Décembre

Moyennes

matin, »' #"

matin, « n

matin, « »

soir, » 0

matin, 12 51

soir, 8 45

matin, 10 15

soir, 7 50

matin, 11 5

soir, 7 29

matin. 10 52

soir, 6 23

matin, 11 35

soir, 9 6

matin, 8 34

soir, 6 58

matin, 9 40

soir, n *

matin, 6 6

matin, 3 59

Les observations du soir manquent dans les mois de janvier, février, novembre et décembre, le jour étant alors trop faible pour qu'on puisse distinguer les mires.

On voit que l'étendue moyenne des oscillations journalières de l'aiguille, pour les divers mois de l'année, est comprise entre trois et douze minutes. Ces oscillations ont

été à leur maximum en avril et août; le minimum a été observé en décembre.

L'étendue de la variation diurne n'est donc pas la même dans tous les mois de Tannée ; elle est également variable dans les différents lieux de la terre.

Plusieurs circonstances atmosphériques, et surtout les aurores boréales, influent sensiblement sur l'étendue des variations diurnes de l'aiguille. Cette étendue semble aussi diminuer à mesure qu'on se rapproche de l'équateur, et peut-être encore des points où la déclinaison absolue est très-petite. A Sainte-Hélène et à Sumatra, par exemple, les variations diurnes ne montent guère qu'à 2' ou 3'.

Mais, à cet égard, il y aurait à faire de nouvelles obser^ vations suffisamment prolongées et entreprises avec de bons instruments.

Dans l'hémisphère nord, la pointe d'une aiguille horizontale aimantée, qui se tourne vers le nord, marche :

De l'est à l'ouest, depuis huit heures un quart du matin jusqu'à une heure un quart après midi ;

De l'ouest à l'est, depuis une heure un quart après midi jusqu'au soir.

Notre hémisphère ne peut avoir, à cet égard, aucun privilège ; ce qu'y éprouve la pointe nord doit se produire sur la pointe sud, au sud de l'équateur. Ainsi :

Dans l'hémisphère sud, la pointe d'une aiguille horizontale aimantée, qui se tourne vers le sud, marchera :

De l'est à l'ouest, depuis huit heures un quart du matin jusqu'à une heure un quart après midi ;

De l'ouest à l'est, depuis une heure un quart aprèsmid jusqu'au soir.

L'observation, au surplus, s'est trouvée d'accord avec le raisonnement.

Comparons maintenant les mouvements simultanés des deux aiguilles, en les rapportant à la même pointe, à celle qui est tournée vers le nord.

Dans l'hémisphère sud, la pointe tournée vers le sud marche:

De l'est à l'ouest, depuis huit heures un quart du matin jusqu'à une heure un quart après midi; donc la pointe nord de la même aiguille éprouve le mouvement contraire; ainsi définitivement :

Dans l'hémisphère sud, la pointe tournée vers le nord marche :

De l'ouest à Test, depuis huit heures un quart du matin jusqu'à une heure un quart après midi; c'est précisément l'opposé du mouvement qu'effectue aux mêmes heures, dans notre hémisphère , la même pointe nord.

Supposons qu'un observateur, partant de Paris, s'avance vers Téquateur. Tant qu'il sera dans notre hémisphère, la pointe nord de son aiguille effectuera tous les matins un mouvement vers l'occident; dans l'hémisphère opposé, la pointe nord de cette même aiguille éprouvera tous les matins un mouvement vers l'orient, Il est impossible que ce passage du mouvement occidental au mouvement oriental se fasse d'une manière brusque : il y a nécessairement entre la zone où s'observe le premier de ces mouvements, et celle où s'opère le second, une ligne où, le matin, l'aiguille ne marche ni à l'orient ni à l'occident, c'est-à-dire reste stationnaire.

Une semblable ligne ne peut pas manquer d'exister ;

mais où la trouver? Est-elle Téquateur magnétique ♦ Téquateur terrestre, ou bien quelque courbe d'égale intensité?

Des recherches faite» pendant plusieurs mois, sur des points situés dans l'un des espaces que Téquateur terrestre et Téquateur magnétique comprennent entre eux, tels que Fernambouc, Payta, la Conception, les îles Pelew, etc. , conduiraient certainement à la solution désirée ; mais plusieurs mois d'observations assidues seraient nécessaires, car, malgré Thabileté de Tobservateur, les courtes relâches de M. le capitaine Duperrey à la Conception et à Payta, faites à la demande de T Académie, ont laissé subsister quelques doutes,

La science s'est enrichie, depuis quelques années, d'un bon nombre d'observations de variations diurnes de l'aiguille aimantée ; mais la plupart de ces observations ont été faites ou dans des îles ou sur les côtes occidentales des continents. Des observations analogues correspondantes, faites sur des côtes orientales, seraient aujourd'hui trèsutiles : elles serviraient, en effet, à soumettre à une épreuve presque décisive la plupart des explications qu'on a essayé de donner de ce mystérieux phénomène.

J'ai toujours pensé, quant à moi, que les variations diurnes de l'aiguille aimantée étaient liées à la marche du soleil. J'ai été heureux de voir confirmer mes idées à cet égard, et c'est ce que j'ai constaté, à la date du 26 juillet 1837, dans une séance du Bureau des Longitudes dont le procès-verbal contient la mention suivante :

« M. Arago annonce le retour de M. d'Abbadie. M, d'Abbadie dit avoir observé, ainsi que M. Arago

m MAGNÉTISME TERRESTRE.

avait pensé que cela pourrait être dans les régions tropicales, que la variation diurne de déclinaison a complètement changé à Fernambouc du moment où le soleil a passé d'un côté du zénith à l'autre. •

Pour donner plus de perfection aux observations des variations diurnes de l'aiguille aimantée, peut-être y aurait-il lieu de chercher à en augmenter l'amplitude. C'est pour cette raison que j'appelle l'attention des physiciens sur l'analyse suivante d'un Mémoire lu, les 5 et 12 juin 1823, à la Société royale, par M. Pierre Barlow, de Woolwich, analyse que j'insérai, en son temps et lieu, dans les Annales de Chimie et de Physique :

« M. Barlow imagina qu'en atténuant l'action qu'exerce le globe terrestre sur une aiguille aimantée , comme les minéralogistes ont l'habitude de le faire quand ils veulent découvrir de légères traces de fer dans les corps, on rendrait les variations diurnes beaucoup plus considérables qu'elles ne le sont naturellement. En suivant cette idée, il trouva que le moyen le plus convenable d'arriver au but était de présenter au pôle d'une aiguille le pôle semblable d'un barreau, et le pôle opposé d'un autre barreau au second pôle de la même aiguille. Par là , la variation diurne d'une aiguille horizontale, qui d'abord n'était que de quelques minutes, s'éleva jusqu'à 3*40', ensuite à 7° 0', et enfin aussi haut qu'on le désirait.

« En approchant les deux barreaux opposés l'un de l'autre et de l'aiguille, on peut transporter celle-ci aussi loin qu'on le veut du méridien magnétique, et observer ses variations diurnes dans toutes les positions , c'est-àdire, quand sa pointe nord est dirigée au sud, à l'est, à

l'ouest, etc., etc. M. Barlow trouva constamment que les variations diurnes étaient à leur maximum lorsque F aiguille pointait à l'est ou à l'ouest, et qu'elles devenaient presque imperceptibles si elle se dirigeait près du nordnord-ouest ou du sud-sud-est. Depuis le nord-nord-ouest jusqu'au sud, le principal mouvement diurne transportait la pointe nord de l'aiguille vers le nord du monde : entre le sud-sud-est et le nord, cette pointe marchait aussi vers le nord. Les mouvements, dans les deux cas, se donc en sens contraire.

« Une aiguille horizontale dont on dirigeait la pointe, par l'influence des barreaux voisins, vers le nord ou vers le sud, exécutait, dans la maison de M. Barlow, sa variation diurne vers le nord. Dans le jardin, la même variation s'effectuait vers le sud. M, Barlow s'est assuré que cette singulière anomalie ne dépendait pas d'un changement dans les positions relatives des barreaux et de l'aiguille. Ayant soupçonné que la lumière pouvait être la cause du phénomène, il observa, pendant deux jours consécutifs, les fenêtres de l'appartement restant fermées : l'irrégularité persista , mais elle fut atténuée. Imaginant enfin qu'une étuve en métal, placée dans la maison , pouvait éprouver une variation diurne dans sa force magnétique, il transporta une bombe dans le jardin, et la plaça, relativement à l'aiguille, comme l'étuve l'était dans la maison. Après ce changement, le maximum d'effet, au lieu d'être sept heures du matin, s'observait à quatre heures du soir; mais l'anomalie dans la direction du mouvement persista.

« M. Ghristie, dont la maison est assez éloignée de

celle de M. Barlow, remarqua une anomalie semblable* « Notre auteur paraît disposé à attribuer les variations diurnes à un changement dans l'intensité magnétique du globe, produite par l'action des rayons solaires. Ce changement dépendrait, quant à sa valeur, de la déclinaison de l'astre, c'est-à-dire, de sa position relativement au plan d'attraction nulle. L'expérience faite dans la chambre obscure l'a porté à penser que la cause excitante des variations diurnes se trouve dans les rayons lumineux, et non dans les rayons calorifiques du soleil.

t Le même professeur Christie, dont nous avons parlé plus haut, croit, au contraire, que le changement de déclinaison tient aux rayons de chaleur» et non pas aux rayons de lumière. Un changement de température d'un seul degré Farenheit, dans les barreaux placés auprès de l'aiguille, altérait d'un degré la position de celle-ci. En échauffant l'un de ces barreaux avec la main , l'aiguille changea de position de 2 à 8% pendant des expériences faites en présence de MM. CErsted et Barlow. »

Haôy est, je crois, le premier qui ait signalé les avantages qu'on peut tirer, pour des expériences ou l'on se propose d'apprécier de très-petites actions magnétiques, d'une aiguille délicatement suspendue dont a affaibli la force directrice, en plaçant près d'elle, dans la position convenable, un barreau aimanté. (Voyez le Traité des pierres précieuses f p* 476 et suiv.) M. Biot a depuis signalé cette méthode comme étant propre à agrandir presque indéfiniment les variations diurnes. ( Traité élémentaire de Physique , n. ioi. Seconde édition. 1821.) C'est donc le projet de M, Biot que M. Barlow a réalisé.