CHAPITRE VJ

bilité n'est pas aussi grande à beaucoup près. On ne s'attache pas dès lors à chercher la position que le barreau occupe au moment de Texpérience, mais bien celle qu'il aurait s'il se trouvait exactement dans le méridien magnétique.

Gauss^ en suspendant le barreau à un double fil, a formé le magnétomètre^ dit magnétomètre bifilaire, construit sur les principes qui ont guidé M. Harris dans l'établissement de sa balance électrique. Ce magnétomètre est déjà en usage depuis un certain nombre d'années, non-seulement dans l'observatoire magnétique de Gœttingue, mais encore dans celui de Bruxelles et dans d'autres observatoires, pour déterniiner la valeur absolue de la déclinaison, ainsi que les variations régulières et irrégulières qu'elle éprouve d'année en année, de mois en mois, de jour en jour, d^heure en heure, et même de minute en minute.

Depuis plusieurs années, on a eu recours, dans les observatoires magnétiques, aux instruments enregistreurs, qui donnent, par un tracé graphique, soit à l^aide de procédés mécaniques, soit par la photographie , la position de divers barreaux aimantés aux différentes heures de la journée ; mais les causes d^erreurs auxquelles ces appareils sont assujettis font que l'on n'a pu en tirer parti que pour les variations des divers éléments dont se compose la force magnétique du globe, et non pour des mesures absolues.

Attraction locale des vaisseaux, et moyens de s'en préserver, Guillaume Denys(6), hydrographe à Dieppe, avait déjà remarqué, en 1666, que deux compas placés en différents points d^un navire ne donnaient jamais les mêmes indications. Wales, qui accompagnait Gook dans ses voyages, est le premier qui parait s'être occupé des grands dérangements qu'éprouve souvent l'aiguille aimantée de la part des influences locales. Un certain nombre d'années se passèrent sans qu'il fût question de ce sujet important. Il faut remonter jusqu'en 1794? pour avoir quelques observations sur l'attraction locale des vaisseaux due au fer placé à bord.

Le capitaine Flinders, en 1801 et 1802, observa de grandes différences dans la direction de l'aiguille, selon que la proue du vaisseau était à l'occident ou à l'orient : il crut devoir en conclure que les pouvoirs d'attraction des diverses parties du vaisseau qui sont capables d'affecter la boussole, étaient concentrés comme en un point focal ou centre d'action, et que ce point était presque au centre du vaisseau, là où le plus communément se trouvait la plus grande masse de fer, tels que boulets, chaînes, ancres, etc.

132 DB L^ÉLEGTRIGITB BT DU MAGNÉTISME.

Depuis, les navigateurs anglais n*ont cessé de faire des expériences sur cet important sujet ; mais il était réservé à M. Barlow de découvrir un moyen très-simple pour corriger en grande partie les effets de cette cause perturbatrice. Avant cette époque, on employait diverses précautions pour se garantir de l'action perturbatrice exercée par les fers des vaisseaux surTaiguille de la boussole. Nous citerons celle dont fit usage le capitaine Duperrey (7), avant son départ pour son voyage de circumnavigation pendant les années 1822, 1823, 1824 et 1825, sur la corvette la Coquille y pour combattre avec un grand succès l'influence produite sur l'aiguille aimantée par les masses métalliques qui se trouvaient à bord. Les canons du gaillard d^arrière avaient été supprimés , et l'on avait chevillé et cloué en cuivre tout ce qui entourait le lieu des observations magnétiques, jusqu'à une distance de 3 à 4< mètres; au moyen de ces arrangements des expériences faites sous diverses latitudes prouvèrent que Ton pouvait négliger Finfluence des fers du navire sur Taiguille aimantée.

M. Barlow (8), pour corriger les effets de l'attraction locale, est parti de ce principe, que les diverses masses de fer qui se trouvent à bord des bâtiments acquièrent la polarité magnétique sous l'influence de l'action du globe, et qu'elles agissent ensuite sur les boussoles comme pourraient le faire de véritables aimants. Ce principe posé , il admet que, si l'on fait varier en môme temps la distance et l'élévation d'une plaque de fer doux, par rapport à une aiguille aimantée horizontale, on peut trouver une position où cette plaque exerce la même action que les pièces de fer qui se trouvent sur le bâtiment ; dès lors, cette plaque , placée d'un certain côté de l'aiguille, doit détruire les effets de l'attraction locale. M. Barlow a tiré de là la conséquence que, la plaque et les masses ferrugineuses étant modifiées de la même manière suivant la latitude magnétique des lieux où l'on observe, ce mode de compensation n'aurait pas besoin d'être changé.

Poisson (9) a fait aussi des recherches sur les moyens de se garantir des effets de l'attraction locale. 11 a commencé par foire re* marquer que les déviations de Paiguille aimantée par l'effet de l'attraction locale n'étant qu'imparfaitement détruites au moyen de la plaque de fer doux au point de départ, il était à craindre qu'elles ne devinssent plus sensibles sous d* autres latitudes; c'est ce que l'expérience a confirmé.

Poisson s'est proposé, dans son mémoire, de déterminer directe-

GH4PITBE VI. 123

ment l'inclinaison et la déclinaison vraies en un lieu quelconque du globe^ d'après les observations de la boussole faites à lMH*d d'un vaisseau sous Tinfluence du fer qu*il contient, en s'appuyant sur ce principe, que, le fer étant aimanté par la force magnétique de la terre , son action sur Taiguille doit être proportionnelle à cette force*

Influence des inasses de fer sur la marche des chronomètres. — Le capitaine Buchan, dans son voyage aux régions arctiques^ en 4818; reconnut que la marche des chronomètres n'était pas la même, à beaucoup près, à bord.qu'à terre : cette différence fut attribuée aux masses de fer du navire. M. Barlow {\ 0), frappé de cette différence, a cherché à prouver jusqu'à quel point la proximité de masses de fer pouvait influencer la marche des chronomètres, et dans le cas où cette action aurait lieu , s'il était possible d'en déterminer les lois.

M. Fisher (11) paraît être le premier qui ait cherché à montrer qu'en général la marche des chronomètres recevait une action de la part des masses de fer voisines. M. Barlow^ attribua cet effet à ce que le ressort ou quelque partie du balancier devenfiit magnétique : D'après les observations de M. Fisher, cette marche devait être uniformément accélérée; M. Barlow émit Topinion au contraire que, suivant la direction du balancier par rapport au fer, l'amplitude des oscillations devait éprouver une altération en plus ou en moins. D'après cela^ le balancier ou au moins son ressort, acquérant la polarité magnétique, doit tendre à prendre une certaine direction lorsqu'il se trouve sous la sphère d'activité d'une masse de fer; l'intensité de sa force peut être calculée en comptant le nombre d'oscillations qu'une petite aiguille de fer exécute dans un temps donné, dans une situation quelconque, relativement au fer. C'est ce qu'a fait M. Barlow^ conjointement avec M. Evans : leurs expériences ont conduit à cette conséquence, qu'à bord d'un vaisseau on doit éloigner avec soin les chronomètres , ainsi que les boussoles, du voisinage des masses de fer.

Détermination de l'intensité absolue des forces terrestres. La résultante des forces magnétiques terrestres en différents points du globe éprouve-t-elle avec le temps des changements? C'est une question de physique terrestre d'un grand intérêt. Si l'on pouvait construire des aiguilles parfaitement identiques, qui prissent constamment la même quantité de magnétisme, la question serait facile à résoudre, puisqu'il suffirait do faire osciller la même aiguille

134 DE l'ÉLECTBICITÉ ET Dr MAGNETISME.

dans le m^me Upu, à la m^me heure et au même jour de Tannée : mais cette permanence de Tétat magnétique dans une même aiguille ne pouvant être stable , à raison des difiTérences de température^ qui modifient la trempe et son degré d'aimantation^ on a été forcé de renoncer à des méthodes directes pour en employer d'indirectes : la première qui ait été proposée est celle de Poisson^ qui n'a fait que de l'indiquer; Gauss Ji l'a rendue pratique.

La méthode de Poisson exige remploi d'aiguilles identiques sous le rapport de leur constitution et de leur magnétisme^ et nullement une valeur déterminée de l'aimantation qu'on leur a donnée. Poisson a proposé de faire osciller séparément deux aiguilles d'acier aimantées à saturation, et librement suspendues par leur centre de graûté; de détei-miner le temps de chacune de leurs oscillations , et de placer ensuite les centres de gravité des deux aiguilles sur une même ligne droite^ parallèle à la force directrice du globe : alors ces deux aiguilles se dirigent suivant cette ligne; puis on fait osciller successivement chacune de ces aiguilles^ sous les actions réunies de la terre et de l'aiguille aimantée en repos, en déterminant également la durée de chacune des nouvelles oscillations. Enfin on mesure la distance des centres de gravité de ces deux aiguilles et leurs moments d'inertie rapportés à leur axe de rotation passant par ces mêmes points. Les résultats fournis par toutes ces expériences suffisent pour calculer la valeur de l'intensité magnétique du globe à une époque déterminée, indépendamment de l'intensité magnétique des aiguilles aimantées.

Il suffit, pour appliquer cette méthode, que l'aimantation des aiguilles ne change pas pendant la durée de l'expérience par leur action mutuelle et par celle de la terre; conditions faciles à remplir^ en opérant avec des aiguilles dans lesquelles la force coercitive soit peu considérable.

M. Gauss (13), à l'aide d'un appareil approprié à cet usage, a fait plusieurs déterminations de mesure absolue d'intensité magnétique dans l'observatoire magnétique de Gœttingue; les nombres obtenus pour les années 1834, 1837, ne présentent que de bien faibles différences. Depuis cette époque, ces déterminations sont faites dans tous les observatoires magnétiques.

CUAPITBE VI. 136

§ IL Observations magnétiques faites en différents lieux du globe.

Depuis les premiers travaux de M. de Humboldt sur le magnétisme terrestre au commencement de ce siècle y on s'occupe dans tous les observatoires de déterminer les divers éléments de la résultante des forces magnétiques terrestres^ ainsi que les variations auxquelles ils sont soumis. Bien que les méthodes d^observation aient été perfectionnées^ il règne cependant encore de Tincertitude sur la valeur queFon doit attacher aux résultats obtenus : cette exactitude eûtelle été constatée^ |on ne voit pas comment on pourrait établir des formules donnant les variations auxquelles ils sont soumis^ puisque les lignes magnétiques tracées sur la surface du globe se déforment en se déplaçant. Les erreurs dans les observations doivent être attribuées à plusieurs causes : 1° aux petites dimensions des instruments, ce qui les rend susceptibles de moins de précision ; 2° à la détermination des axes des aiguilles , laquelle laisse quelquefois k désirer; 3° aux causes locales, dont on ne connaît pas toujours Tinfluence, etc., etc. Ce sont ces motifs qui ont fait sentir la nécessité que des observations fussent faites à diverses reprises, dans les mêmes lieux, par des observateurs et des instruments différents, en variant les stations et les circonstances des observations.

Les observations magnétiques peuvent se diviser en deux catégories : la première comprend toutes les observations faites à poste fixe dans les observatoires magnétiques où les causes locales sont les mêmes, de sorte que leur influence se fait sentir sur tous les résultats obtenus; la seconde comprend les observations faites tant sur terre que sur mer, où les influences locales, changeant d'un lieu à un autre , rendent plus difflcile la comparaison des résultats obtenus dans des lieux différents et à des époques différentes.

Dans tous les observatoires de l'Europe, on se Uvre depuis plus de trente ans à des observations suivies; nous citerons, entre autres, celles qui ont commencé à Bruxelles en 1827, sous la direction de M. Quetelet : depuis cette époque^ la déclinaison et Tinclinaison absolues, ainsi que l'intensité horizontale et l'intensité verticale, ont été déterminées d'année en année; en sorte que Ton a aujourd'hui pour cette localité une des séries les plus complètes en ce genre. Au commencement de 184;1 , les observations ont été faites rogulièrcmei^t à treize époques différentes du jour et de la nuit,

136 1>E l'ÉL£CTB1GITÉ ET DU M AGMÉTlSllIî.

dans le but de constater les variations diurnes des divers éléments de la résultante terrestre.

M. Laugier a proposé^ pour étudier tous les éléments du magnétisme terrestre dans un lieu particulier du globe^ une méthode qui diffère de la méthode en usage^ en ce que les ol)ser>'ations^ au lieu d'être faites en un point unique, devraient avoir lieu simultanément en plusieurs stations convenablement choisies, dans un rayon d'une certaine étendue. Au moyen de ces observations, on déte^ minerait suivant ^^deux axes coordonnés les composantes des variations de l'élément magnétique qu'on aurait mesuré directement, et on en déduirait une équation qui donnerait, pour un point compris entre les stations, la valeur de l'élément magnétique en fonction des coordonnées de ce point.

C'est ainsi qu'à Faide d'un certain nombre de déclinaisons observées aux environs et dans Fintérieur de Paris, M. Laugier (14) a pu établir l'équation donnant la déclinaison en un point quelconque de la ville. Cette même équation fait connaître la direction de la ligne d*égale déclinaison à Paris, celle de la ligne suivant laquelle on observerait la plus forte variation en s'avançant d'une quantité donnée, etc. Il a conclu de ses mesures que les déclinaisons mesurées à robser\'atoire de Paris ne sont pas sensiblement altérées par les attractions locales. En procédant do là môme manière, MM. Goujon et Liais ont trouvé une déviation de 6' environ ; mais, pour répondre d^une quantité aussi petite, il serait nécessaire de s'appuyer sur un très-grand nombre de mesures : on sait en effet combien sont délicates les observations de cette nature.

Observations de déclinaison. Les premiers qui observèrent à bord des bâtiments la déclinaison de Taiguille aimantée négligèrent l'action exercée sur la boussole par le fer des vaisseaux; les résultats qu'ils obtinrent furent donc entachés d'erreurs, qu'il était, du reste, impossible d'éviter à cette époque.

Uailey est le premier qui ait essayé de réunir et de coordonner ensemble le grand nombre d'observations de déclinaison faites jusqu'à lui; en 1700, il publia une carte marine dans laquelle sont tracées les hgnes d'égale déclinaison de 5 en 5^ Cette carte, à 1 époque où elle parut, fit sensation, parce qu'elle permettait de saisir d'un seul coup d'œil la marche de la déclinaison, depuis l'équateur jusqu'aux parties les plus septentrionales où les voyageurs étaieni parvenus. Des changements étant survenus dans la décliliaison', et les méthodes d'observation ayant été perfectionnées, on

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sentit de jour en jour combien les indications de la carte d'Halley devenaient défectueuses.

En 1745 et ilA6, Mountain et Dodson^ ayant eu à leur disposition les registres de l'Amirauté anglaise et les mémoires de plusieurs officiers de marine^ publièrent une nouvelle carte des déclinaisons.

Ghurchman fit paraître^ en 1794, un atlas magnétique^ dans lequel il essaya de donner les lois de la déclinaison , en s'appuyant sur l'existence de deux pôles magnétiques , dont Tun était placée pour 1800^ sous la latitude de bS"" nord^ et sous la longitude de 134° ouest de Greenwich^ très-près du cap Fairweather, et4*autre sous la latitude de 58"" sud^ et sous la longitude de 165". Ghurchman avança y en outre^ que le pôle nord effectuait sa révolution en 1096 aus^ et le pôle sud en 2:289.

Cet ouvrage avait été précédé d'un autre plus remarquable , qui parut en 1787^ et dans lequel son auteur^ Hansteen^ donna le tableau le plus complet qu^on ait encore eu des observations de déclinaison. Get ouvrage est accompagné d'un atlas magnétique où se trouvent toutes les lignes d'égale déclinaison. Le défaut de symétrie de ces lignes était tel qu^on dut en conclure que les causes d'où dépend le magnétisme terrestre étaient réparties irrégulièrement sur la surface du globe.

M. Barlow reprit ce travail en 1823. Le capitaine Duperrey publia en 1836 de nouvelles cartes^ dans lesquelles la déclinaison de Taiguille aimantée se trouve employée selon sa véritable destination^ qui est de faire connaître la direction du méridien magnétique en chaque point du globe où elle a été observée^ et, par suite, la figure générale de courbes qui ont la propriété d'être, d'un pôle magnétique à l'autre, les méridiens magnétiques de tous les lieux où elles passent.

M. Becquerel a rapporté dans son Traité du magnétisme terrestre les principales observations de déclinaison qui ont été faites depuis le commencement du siècle par les astronomes et les voyageurs les plus distingués. Il a présenté ensuite comme exemple de séries complètes les observations de déclinaisons recueillies par le capitaine Parry dans les mers polaires, sur le rivage ou sur la glace, hors de Tiniluence du fer des vaisseaux, là où la composante horizontale est très-faible, et qui sont les premières recueillies dans ces régions ', puis celles que le capitaine Duperrey a faites pendant les relâches de sou voyage à bord de la Coquille. Les observations du

nS DE L^ÉLBCTAIGITÉ BT DU MÀGMÉTISHE.

capitaine Parry^ faites dans le même lieu^ présentent des différences de % 3 et même 1°, qui tiennent probablement à ce que^ la résultante des forces magnétiques ^terrestres étant presque verticale^ la force directrice horizontale doit être influencée par les causes les plus légères.

Aujourd'hui^ à l'aide des méridiens magnétiques de M* Duperrey, on conçoit comment il se fait que dans les régions polaires la déclinaison éprouve des variations notables quand on parcourt de faibles distances sur le même parallèle; nous verrons plus loin le parti que l'on a tiré de toutes ces observations.

Variations de la déclinaison. Faute d'observations^ on ne peut remonter au delà de 1580 pour avoir quelques notions précises sur les changements séculaires sur\'enus dans la déclinaison. A celte époque, à Paris, Textréniité nord de l'aiguille déviait à l'est de i6° 30'; en d663, Paiguille se trouvait dans le méridien terrestre ; depuis lors, la déclinaison est devenue occidentale : en 1816 elle avait atteint son maximum, et depuis elle a continué à diminuer. Si l'on compare les observations faites à Paris avec les observations recueillies à Londres, on voit que le maximum de déviation a eu lieu dans ces deux localités en 1580; que de 1657 à 1662, à Londres, la déclinaison était nulle, tandis qu'à Paris elle ne l'a été qu'en 1663; que le maximum de déclinaison à l'ouest a eu lieu à Londres en 1815, et à Paris en 1816. Ainsi les deux maxima ont eu lieu à Test et à l'ouest sensiblement aux mêmes époques à Paris et à Londres.

Les déclinaisons observées au cap de Bonne-Espérance montrent que les variations séculaires dans l'hémisphère sud suivent une marche analogue à celle que l'on observe dans notre hémisphère. On la voit légèrement à l'est en 1605; de 1605 à 1609, elle devient nulle, puis passe à l'ouest, atteint son maximum vers 1791, et rétrograde vers Pest.

M. Barlow a essayé de déduire d'une formule les changements progressifs et séculaires qu'éprouve la déclinaison de l'aiguille aimantée : en admettant que le pôle magnétique qui influence Tatguille à Londres était placé, en 1818, sous la latitude nord 75^ 2'^ et la longitude 61"* 41' ouest, il en a tiré la conséquence que le mouvement était uniforme et de 4** 14-' en dix ans ; les différences entre les résultats du calcul et les observations sont très-faildes.

L'aiguille aimantée est soumise encore à des oscillations annuelles qui paraissent se rattacher à la [x>sition du soleil à l'époque des

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équinoxes et des solstices, et dont on doit la découverte à Cassini; oscillations qui sont encore les mêmes dans les caves de TObservatoire, où la température est sensiblement constante. M. Arago, en discutant les observations faites dans divers lieux, a trouvé un maximum de déclinaison vers Téquinoxe du printemps et un minimum au solstice d^été , avec cette différence, -que Pamplitude de roscillation a été moindre à Londres qu'à Paris.

L^aiguille aimantée, outre les observations séculaires et annuelles, est soumise encore à des changements diurnes qu^on observe avec le plus grand soin dans tous les observatoires de l'Europe.

Depuis 1722, époque où Graham découvrit ces variations, on a constamment observé leur marche , dans le but de remonter, s^il était possible, à la cause du phénomène. On a reconnu qu'en Europe, ^extrémité boréale de l'aiguille horizontale marche tous les jours de Test à Touest, depuis le lever du soleil jusque vers une heure après midi, et retourne ensuite vers Test par un mouvement rétrograde, de manière à reprendre, à très-peu près, vers dix heures du soir, la position qu^elle occupait le matin ; que, pendant la nuit, l'aiguille est presque stationnaire, et recommence le lendemain ses excursions périodiques.

A Paris, la moyenne de la variation diurne est, pour avril, mai, juin, juillet et septembre, de 13 à 15 minutes de degrés, et pour les autres mois, de 8 k 10'. 11 y a des jours où elle s'élève [à 25', et d'autres où elle ne dépasse pas 5 ou 6'. Le maximum de déviation n'a pas lieu à la même heure sur les différents points du globe : on observe la déviation orientale à 8 heures du matin à Freyberg, Nicolaïeff et Saint-Pétersbourg; à D heures à Cazan; le maximum de la déviation occidentale à 2 heures après midi à Cazan, Nicolaïeff, Saint-Pétersbourg, et à 1 heure à Freyberg.

Les variations diurnes dans le Nord ont été observées à Bosseckop (West-Finmark) par MM. Bravais, Lellichooke, Lottin et Silvestrom, faisant partie de l'expédition française envoyée par le gouvernement français en 1837 et 1838 dans le Nord, sous la direction de M. Gaymard. Les observations recueillies montrent que pendant la nuit Taiguille est plus agitée que dans nos contrées , et que TampUtude des oscillations n^y est pas aussi étendue qu'on l'avait

avancé.

Dans l'autre hémisphère, au fort Marlborough de Sumatra et à l'île Sainte-Hélène, où John Magdonall (14*) a ftiitdeux séries d'observations de variations de l'aiguille de déclinaison, de 1794 à 179<>,