CHAPITRE PREMIER
Drftcrijitîon et usoge îles appareils.
Action magnétique du globe terrettre. Méridien magnétique. On n vu dans le livre précédent qu'une aiguille aimantée dans une localité quelconque revient a une position fixe, quand on la dérange de son état d'équilibre. Ce fait indique que le globe terres- Ire agit comme un aimant pour lui imprimer une direction déterminée. Mais celle force se réduit à une action de direction, et nullement de transport; en effet, une aiguille aimantée placée sur un flotteur en liège ne se déplace pas a la surface de l'eau , mais tourne autour du rentre de gravité du système jusqu'à ce qn'ello ait pris une ilitt-.-iicri fixe, qui reste constante dans un même lien. Le plan \er:kul pissant par la ligne qui marque cette direction est appelé le méridien magnétique du lieu, et fuit un angle plus ou moins grand avec le méridien terrestre. Ainsi le globu agit comme un roupie sur l'aiguille aimantée, et donne lieu à deux actions égales et contraires sur les doux extrémité* de l'aiguille.
Il est facile de prouver encore d'une autre manière l'action d'influence exercée par le globe terrestre : il suffit de prendre il la main une barre de fer doux, de la placer verticalement, et de l'élever ou de l'abaisser de manière ii iippiïielirr successivement ses deux extrémités des deux pûtes d'une aiguille aimantée. On voit alors que l'extrémité supérieure de la barre de fer doux attire la pointe de l'aiguille qui tourne vers le nord et repousse l'autre, et réciproque-
MAGSÉT1SKB TEBEESTHE.
ment. En outre, en maintenant un des bouts de la barre à côté d'une des extrémités de l'aiguille, et s'il y a par exemple attruetion , en donnant un mouvement tel qu'on la renverse complètement, l'extrémité supérieure devenant l'inférieure, et vice venu, on voit l'aiguille aimantée repoussée. On reconnaît par là que la terre agit par influence sur la barre de fer doux, et y développe momentanément une aimantation dépendante de sa position.
nation de pôles nord et sud , non pas parce que chacun d'eux possède un magnétisme semblable à relui du pôle terrestre vers lequel il se dirigo, mais bien parce qu'il a un magnétisme contraire. On admet donc que la terre agit comme un aimant ayant deux pôles, l'un qui prédomine au pôle nord . l'autre an pôle sud; nous verrous, dans ce chapitre , comment on doit modifier cette opinion.
Déclinaison , inctinainm et intensité. Il est nécessaire pour étudier l'action terrestre rt'atnilyser ilans les différents lieux du globe, et à chaque instant, la direction et l'intensité de la force qui agit sur
l'^iiille aimantée. Cette détermination îles divers éléments dont se compose la résultante des forces magnétiques terrestres en différents points du globe est , depuis deu\ siècles environ, l'objet des recherches des physiciens et des voyageurs qui ont fait le tour du monde. 11 est nécessaire, avant d'indiquer les appareils employés à cette délerminathin . d'indiquer quels sont les éléments que l'on considère, et dont on recherche les variations.
Lorsqu'une aiguille aimantée, suspendue ii un til sans torsion, est libre de se mouvoir dans un plan horizontal , elle, se lixe, comme on l'a dit, après un certain nombre d'oscillations , dans une direction qui fait un certain angle- avec la méridienne du lieu où l'on se trouve. Vient-on à la déranger de sa position d'équilibre d'un petit nombre de degrés, elle y revient en effectuant des oscillations isochrones, dont la durée dépend de son état magnétique et de l'intensité de l'action du globe. Cette aiguille peut donc servir à déterminer en intensité et en direction la composa o te horizontale des forces magnétiques terrestres.
Maintenant , si l'on prend une aiguille aimantée suspendue librement par son centre de gravité, et capable de se mouvoir seulement dans !e pian vertical passao! par la direction de la composante horizontale , elle ne conservera pas son horizontalité , lors même que ces deux moitiés auraient été parfaitement équilibrées avant l'aimantation ; elle s'inclinera alors, par rapport à l'horizon , d'un
UXQNETISME TEHHESTBE.
angle qui variera en allant de chaque pôle à l'équateur, ofi cet angle devient nul dans des zones qui s'en écartent peu. De l'équatcur au pôle nord , l'extrémité de l'aiguille tournée vers le nord s'inclinera de plus en plus au-dessous de l'horiîon; dans l'hémisphère sud, ce sera l'inverse. L'angle qu'elle forme avec l'horizontale, joint aux deux éléments de lu composante horizontale, sert h déterminer complètement la résultante terrestre , à part les points d'application de celte résultante qui sont déterminés par des considérations particulières.
On appelle déclinaison l'angle que forme l' aiguille horizontale avec le méridien du lieu oit l'on observe, et inclinaison l'angle formé par l'aiguille se mouvant dans ie plan vertical avec l'horizontale ; on nomme boussoles de déclinaison et boussole! d'inclinaison les appareils destinés à donner la déclinaison et l'inclinaison.
Huant à l'intensité magnétique terrestre, ou la détermine par la considération suivante : supposons que l'on transporte sur différents points du glohe une aiguille du déclinaison conservant constamment son magnétisme ; le nombre d'oscillations qu'elle effectuera dans le même temps, joint à la connaissance de l'inclinaison du lieu, pourra servir à mesurer l'intensité des forces magnétiques en ces différents points. Celte aiguille, en effet, oseille sons l'influence (les forces magnétiques terrestres, comme le fait un pendule sous l'action de la pesanteur; la formule du pendule peut servir par conséquent (voir page 40) a déterminer l'intensité horizontale des forces magnétiques. La boussole qui sert à faire cette dé termina lion est appelée boussole dus intensités.
Composantes horizontale et i-ertica/r. Aux trois éléments de déclinaison, d'inclinaison et d'intensité nécessaires pour déterminer la force magnétique terrestre en un point, et quand il s'agit de recherches précises relatives aux variations de l'intensité magnétique, M. Ganss a pro|wsé de substituer un système différent d'éléments. La force pouvant être décomposée en deux parties dans le plan du méridien magnétique, l'une horizontale et 1'aulrc verticale, il est évident que ces deux composantes peuvent être substituées à l'intensité totale et à l'inclinaison, et leurs changements détermines en même temps avec une grande précision (').
|") Lin comiMnontta qui tout tariabh* ont | Dur expression 1(9 taleurs suivantes : X = RcosO, rs=RtlB6.
A indique l'intensité, X cl Y 1rs composante» horizontale) et verticales, 0 l'iiicli-
Les appareils destinés à l'observation «le ces éléments sont d'un autre genre que eeui qui ont été adoptés jusqu'ici en Francc;ils portent le nom de magnétomètres. Nous décrirons d'abord les boussoles qui servent à la détermination dus éléments ordinaires, déclinaisons, inclinaisons et intensités , puis ensuite les DMgnélOmètres, qui donnent les cléments d'après le système de M. Gauss. Nous allons entrer dans des détails suffisants pour bien Taire connaître ces appareils, mais nous renvoyons au Traité de magnétisme de l'un de nous pour tous les détails relatifs à leur manipulation (")■
Botisjofc de rlèelinaiitm absolue. La boussole qui sert a déterminer la déclinaison absolue, et construite par M. Gambey, est représentée , planche I, fig. 1 ; voici les parties principales qui la composent :
A, lunette pour observer l'étoile polaire.
Il, niveau servant à mettre horizontal l'axe de rotation de la lunette.
C, peiil treuil auquel sont attachés les Mis île suspension , et au moyen duquel on peut élever et abaisser W barreau aimanté.
D, ressort s'appuyanl contre l'axe de rotation de la lunotte.
E, F, petits ressorts pressant sur l'axe de rotation de la lunette pour augmenter le frottement.
G, bouton molette qu'on fait mouvoir pour suspendre l'action du ressort D.
H, cadre avec jjaci'. rcrrwvraiil le Hùs-is à travers lequel passent les fils attachés à la chape 1, dans laquelle est placé le barreau aimanté.
J, fils croisés du barreau.
K, deux brides servant à relenir eu place les boites qui recouvrent le barreau.
naiwn. Les Ilrinliuris île <> et île n son! ci primai en futicliuii Je* lariilioiis deX et<te ¥ in moyen ries (ui mules :
L, Mj ouvertures recouvertes |«r des glaces, à travers lesquelles on observe les iils croisés du barreau.
N, ouverture par laquelle on passe les doigta pour limiter les oscillations du bureau.
0, loupes pour lire la graduation. P, pinco de la vis de rappel. Q, alidade. Il, vis da trépied. S, trépied. T, lunette de repère.
Lî, cylindre de cuivre servant a détordre les fils et dont le poids est é^bil ii celui du barreau.
A'j microscope pour observer les fils croisés du barreau.
H', vis de rappel inférieure.
S', douille fixée au trépied, h travers laquelle passe l'axe du cercle qui porte la graduation.
as, cercle horizontal divisé.
Nous passons à la description de la boussole, afin de montrer l'usage des parties qui' l'on lient d'indiquer.
Le cercle horizontal est divisé en 3(iO"; chaque degré en (i parties, et les verniers en lill ; ce qui donne des appréciations à il)''.
Ce cercle re|w>se sur un a\c passant dans une boite J fixée sur un trépied tu, muni de vis calantes vvv.
line lunette de repère T est (ixéo au cercle ;= , et une vis de rappel II' sert il maintenir et à Taire tourner ce cercle de manière à amener la lunette sur un point fixe. Ce point do repère sert à s'assurer que le cercle n'a pas été dérangé pendant tout le temi»s do l'observation.
La boite dans laquelle passe l'axe du cercle est fixée a demeure sur le trépied.
Voyons les parties situées au-dessus du cercle ;ï. L'axe du cercle est percé pour recevoir un autre axe , après lequel est fixée une alidade fj, portant les verniers destinés à mesurer les angles sur le cercle horizontal ; à cet axe est encore fixée une plaque qui porte l'aiguille et toutes les parties servant à observer.
Sur celle plaque s'élève» 1 deux pr;mdi's rriltmues r, f, qui portent une traverse T T' a laquelle est fixé un treuil destiné à enrouler le lil de suspension , qui passe entre les deux montants du chAssis H, recouverts de glaees, afin de voir à chaque instant si rien ne géne le fil, et si aucun filament n'est détaché; ce fil est composé, comme dans les autres boussoles, d'un assemblage de fils sans torsion.
Les deux montante du châssis reposent sur un autre châssis un peu plus large que le précédent, dans lequel passe l'aiguille ou
■JG MAGNÉTISME TEBBESTBK.
bureau, et que l'on recouvre au moyen de deux hoî tes B'B' qui viennent s'adapter dans le cbftssis et qui y sont maintenues au moyen de vis de pression.
Ces boîtes sont percées chacune de deux ouvertures L, SI : l'une, inclinée et supérieure, est dirigée du côté du microscope, pour permettre d'observer les extrémités de l'aiguille ; l'autre est située en dessous de la boite , afin d'éclairer et de pouvoir lire au moyen d'une feuille de papier.
L'aiguille est uu barreau de ftmiif triangulaire , ayant 0»,50 de li fM^m'iLi'j r> de largeur el ii B ',i)(i:)ri d'épaisseur. A chiic u ni ■ de
repose dans un élrier I , portant à ses deux bouts deux arcs île cerrle qui pennetlcnl de la l'aire tourner sur elle-même de I Kll°. Le til de suspension portant tout le système passe dans une ouverture angulaire , contre les parois (le laquelle il vient presser, et qu'il ne peut franchir, retenu qu'il est par le nojud qui le termine.
Sur le plan du Ireuil s'élèvent deux petites colonnes t'I', portant un microscope ou une lunette A, construite de manière à pouvoir se rectifier comme une lunellc méridienne ; deux ressorts D, 1), viennent presser sur les tourillons de l'axe, afin de produire un frottement assez fort pour maintenir la lunette dans tontes les positions.
Tour la rectification, on emploie un niveau It qui se place sur l'axe do rotation du microscope , afin de s'assurer de l'horizontalité de cet axe.
Quand on veut déterminer In déclinaison , on met l'appareil en l'onction, et l'on note avec le plus grand soin les positions des extrémités du barreau en opérant par la mélbode des retournements ; l'on prend ensuite la moyenne des déterminations.
Jloussolr des variation» diurnes.. La boussole dont on se sert ordinairement pour observer les variations diurnes de l'aiguille aimantée, planche II, ligure 3, est composée des parties suivantes :
H, table de marbre blanc sur laquelle reposent les colonnes et la boite de l'instrument. Bit, rolomies porlant l'appareil de suspension. A, petit treuil destiné h élever ou abaisser les fils de suspension.
CC, cadre à glaces pour recouvrir la suspension , afin que l'air no puisse entrer dans la boite ni agiter les fils. 1H), microscopes pour observer les extrémités de l'aiguille aimanloo. KIC, viroles a
travers lesquelles passent les microscopes. I l ', loupes pour nu ililcv la lecture de la graduation sur les échelles. GG. réllecleiirs pour éclairer la graduation.
HH, via de rappel sériant à faire coïncider les microscopes avec les extrémités de l'aiguille. Il, colonnes qui portent les appareils microscopiques. J J, écrous à travers lesquels passent les vis de rappel.
KK, coulisses mobiles sur lesquelles sont fixés les microscopes et les micromètres ; chaque micromèlro ;i un veruier obéissant à la vis de rappel qui amène le fil du microscope sur la ligne de foi de l'aiguille. Les divisions du micromètre expriment des millimètres et des fractions de millimètre.
LL, glaces ii travers lesquelles on observe l'aiguille. PP, belles recouvrant l'aiguille. M, crochet de suspension de l'aiguille. NN, petites échelles en ivoire, fixées ;i chaque extrémité de l'aiguille, sur lesquelles est d'urée lu ligue de foi que l'on suit a l'aide du microscope. De chaque côté de la ligne de loi sont tracés plusieurs millimètres destinés a déterminer l'amplitude des oscillations de l'aiguille et à établir leur égalilé de chaque cûté de celte ligne. Chaque millimètre est divisé en quatre parties.
00, pinces pour fixer l'aiguille lorsqu'on est en voyage.
QQ, traverses pour retenir les boites qui recouvrent l'aiguille.
L'aiguille a la forme d'un parallélipipède rectangle, posé de champ dans le crochet M, attaché il un assemblage de lils de soie sans torsion.
On dispose d'abord l'appareil dans le plan du méridien magnétique; après l'avoir nivelé, on place les microscopes sur la ligne de foi de l'aiguille, dont la trace est indiquée sur les deux plaques d'ivoire. Il est facile ensuite d'observer les déplacements que l'aiguille éprouve, soit en comptant les divisions qui ont passé sons le lil , soit en suivant ses mouvements au moyen de vis de rappel qui font marcher les microscopes, et l'on détermine ainsi les variations que la position de l'aiguille éprouve dans le cours d'une journée.
Des loupes mobiles FF sur les liges adjacentes t! servent à lire la position on la course de chaque microscope sur la traverse qui le porte , et qui règle son mouvement latéral.
Boussole d'inclinaison. La boussole d'inclinaison se compose dus parties suivantes, planches III , ligure 4 :
Un cercle horiioalal 00, divisé en demi-degrés, et donnant
DR li Ui vi.ns'll. TMHESTHE.
la minute au moyen d'un vernies Ce cercle repose sur un [rùpied M, ayant trois vis calantes NNN; K est une alidade; L, une douille fixée sur le trépied, à travers laquelle pusse ['axe de l'alidade.
Au centre, et sur un axe mobile, est fixée une large plaque 11'. Très des extrémités s'élèvent deux colonnes GG, fixées « ilenieure dans la plaque fP, et servant à porter un cercle v erticnl ES divisé de iO'en 11)'.
Les deux colonnes servent a porter un douille châssis HH, portant le cercle d'inclinaison; le châssis cxlérietir est fixé sur les colonnes, tandis que le châssis intérieur est sur un iixc fixé à un des bouts, et mobile à l'autre.
Le mouvement itu double châssis a pour luit de ramener l'aiguille au centre d'un cercle placé verticalement dans le châssis. Sur 1rs lieux traverses du châssis intérieur se trouvent deux petits montants entaillés d'un angle d'environ tiO°, pour recevoir l'axe de l'aiguille.
Sur les traverses du châssis extérieur sont fixées deux plaques de cristal de roche, sur lesquelles reposent les pivots cylindriques de l'aiguille. Les deux entailles ne touchent pas l'ui^uille lorsque celle-ci est appuyée sur les lieux plaques.
horizontalement, do plus IT sont des plaques en cuivre servant à lixer la cage en glace qui recouvre le cercle d'inclinaison.
L'aiguille aimantée A a la forme d'un fuseau sphérique trèsallongé. III) sont des supports en cristal de roche , sur lesquels viennent se reposer les pivots des aiguilles.
l'our observer l'incliuaisnn, ou commence par déterminer le méridien uingiiélique, en faisant mouvoir le cercle vertical en azimut jusqu'à ce que l'aiguille suit verticale, pois l'on relourae d'environ
jusqu'à et: celte nmdiliriu soit di iveau remplie, et la
iiiuvcmic des deux imiji-alioiis d'azimut . diminuée de !)<>«, amène le cercle vertical dans la <lirection du méridien dont il s'agit. On observe une série dïncliiiaiinns dans le plan du méridien magnétique ainsi délernliilé. On eu observe une seconde après avoir l'ait parcourir au limbe vertical un angle nzimuUil de 180°, et l'on prend la moyenne des deux. séries. On renverse les pèles de l'aiguille en la désaimantant et la rëni niant an I en sens inverse, et l'on recommence toute l'opérai ion qui précède. Le milieu pris entre les deux inclinaisons respectives donne l'inclitiaisnii detiuilive de l'aiguille.
Lorsqu'on est muni de plusieurs aiguilles, ou les l'ait toutes
MAGNÉTISME TEJiHUStBÏ. 30
w>ncourir ait môme but eu les observant de !a morne manière.
L'appareil est recouvert d'une rage reposant sur uni! plaque, qui se Irouve supprimée ici |wur laisser voir tontes les parties dont il se compose.
A la mer, ce procédé n'est pas praticable, en raison du mouvement continuel. du vaisseau. On se borne à établir le parallélisme le plus parfait entre le plan vertical de la boussole et le méridien uiaL.'iii'iii|in' du compas de roule. Du reste, lu boussole est alors établie sous un appareil de suspension qui lui permet de rester dans une position verticale malgré les mouvements du bâtiment (').
Buiissolc des intensités. Cet appareil, représenté plauelie IV, ligure .'i, est une boussole de déclinaison disposée pour compter avec Facilité et exactitude les oscillations de l'aiguille aimantée, înéiiiii les plus faibles.
Il se compose d'une boite cylindrique eu bois DD, recouverte d'une glace au centre de laquelle .s'élève un tube de verre 11; dans la boite se trouve l'aiguille aimantée F.
(•) On peut h l'aide de méthodes inJiiwlw obtenir l'inclinaison, si l'un |i!nn' r.ii-iiilli: il'iuclin:»»»!, ri par ruriw.pitiit i> emirc (II' l'.ipparril , clmis (If in plein rcctmitutaires faisanl un ongle quelconque ntec le méridien riMfmeliq'ie, l'indiuiisoD est donnée par la formule
col. 1 = 1/ tol.'o + col. '6, dam lanuellea et b représente ni les inclinai*™-, uii^n'ces Joules deu» plans xrt- UDiniHires.
Si l'on réinvente par N tir nombre rï".>-. il l;Lt mri^ f.iile. pur l'iiiiiuillc il'inclinai-mi dam leplandn méridien [lendaut le lempsT; pselV le nonilirc dWilNilinns tailcs dans un plan perpendiculaire, ninilnnl le mSme temps; pari/ cl g' lïnleu-ili* rie.
forees ma|(iuHiqucs qui su I liraient l'aiguille à prendre la direction il" l'ini
dans le premier plan cl une direction verticale dans le second, on aura , d'après la formule A n pendule,
d'au i'™ HreK'rn"::»:»'.
mais comme n'ïblimc compnsaiiledela force y qui igitdaus ladiiectiou del'liiclinaitoii I , on a = rj si" I , cl P" couniqueiit
100 iiiONÉTISHK TERBSSTBE.
A l'extrémité supérieure de ce tube est adapté un petit treuil A, destine à enrouler le fil de suspension, et qui sé compose d'une vis horizontale passant dans deux petites traverses verticales.
Dans l'intérieur de la botte est fixé il demeure un arc de cercle en ivoire, ayant une amplitude de 00°, et divisé en degrés.
La surface cylindrique est percée de deux ouvertures E, E, diamétralement op|wsées et correspondantes au 0" de l'arc. Ces deux ouvertures , qui sont fermées par deux plaques de verre, servent à observer les oscillations du IViguillc , au moyen d'un microscope K ou d'une lunette. V.c. microscope plisse dans un cylindre horizontal,' et peut être rapproché ou éloigné, de manière à le placerai! point de vue do l'observateur.
A l'extrémité opposée au microsco[>e est une vis de rappel 11, destinée à faire coïncider le centre îles oscillations avec le point de croisemeut des fils du microscope.
Dans l'intérieur de la boite se trouve un double levier G, destiné h faire dévier l'aiguille d'un angle donné. Ce levier est muni aux deux extrémités de deux petits cylindres verticaux, au moyen desquelles on entraîne l'aiguille. Ce levier se meut au moyen d'un bras I , placé au-dessous.
L'appareil repose sur un trépied muni de trois vis calantes L, L, L.
11 n'y a pas de niveau dans cet appareil, parce qu'au moyen des trois vis on peut déplacer le point do suspension du fil, de sorte que ce point se trouve au centre de l'are du cercle de suspension.
On eommeiiee par desserrer déni petites pinces à vis, situées sur
attache ;t la place de l'aiguille aimantée . lui fil de suspension qui porte un petit crochet , une plaque de laiton exactement du poids de l'aiguille, aiin de détruire la torsion du fil, et on remet ensuite l'aiguille à la place de la plaque.
On se sert ensuite du bras du levier pour dévier l'aiguille d'un nombre donné de degrés. On compte les oscillations à l'oeil quand elles sont grandes, ou en l'armant d'une lunette, si l'on craint que la chaleur du corps n'influe, on bien ou emploie le microscope, si elles sont petites.
On a vu précédemment que lorsqu'une aignillu aimantée, horizontale , est dans sa position naturelle d'équilibre, si on l'en écarte.
MAGnÉTISHE TERBESTllE. 101
elle y revient en effectuant une suite d'oscillations, dont ln durée dépend rti! I» résultante des forces miignéliqiius terrestres dans le lieu où l'on opère, et du du^'ir de tmiiNi'lKim- de l'uiguiilfi. On se sert du temps employé par celte aiguille pour effectuer une oscillation, quand son magnétisme ne change pas, pour déterminer 1'inlensité de cette résultante; à cet effet, on fait usage de la formule du pendule, attendu que l'aiguillr. qui brille sous l'influence du magnétisme terrestre se trouve dans les mêmes conditions qu'un pendule oscillant sous l'action de la pesanteur [').
lioussole marine. La boussole marine, au compas de variations, n'est autre duisc qu'niir ]>oiis>iik de riét ['maison, disposée rie manière que l'aiguilla ri.'sk' tiuijniirs dans une position horizontale, quelle que soil l'agitation du vaisseau.
(') Si l'on représente par H el N' le nombre il'ofcilhitiiKH eiérulé par II ^«rH aiguille flans le mime IcmpsT, et clans deux lieux oii l'iuti'ii.ite des remis m.um 1 - [ ii] u ps esl g cl ë', on a, comme on l'a vu précédemment, d'après U Innnule du
n" tif' ug : g:
Les Irais premiers termes de celte propmtion étant formai, le fiii.ilricnif s'en déduit. C'est à l'aiile de telle formule corrle.ee de* variations de température el de* ob-ervaiinris laite.? .ur s ilifk'reiiis points iiue l'on a trouvé que l'inlensltt du nnj;né Usine va en augmentant de l'éqnaleiir aux pôles.
Celte formule n'esl ii]i]i,ir:ii)1''ii la furec ijui Tait u.eiller l.i même a^aille
l(>R,i(ijYlle !■'[ verlii-alr, rnumie dans le easoii elle se trouve dans nn |ilan [lerneilrilcnlaireau précédent, attendu que dansre cas, comme dans relui d'une aiguille qui se inenl lioriioiiialemenl , la forée qui pi.nliiil les nseillalimi* n'est qu'une partie des lorcea magueiiqm-s du :;lul>e. Mais si l'un leprt'sr.nle par N, N', N' le nombre il 'oscilla lions itilininienl petites qn'esecule nue aiguille pendant le temps T.Jors- .[il'ull l'oh'.vïe dans la fil : tiun île l'ir.elhiiiiioa , dans la ilirerliiui vfrlir.ale rtdaa. la direction Iniriiaurtale, un a . en représentant |inr g, j', f les foreti iiiai;rié.lii|in's qui agissent chacune dans ces directions,
w : N"::n: 3', h" : rv" :: g : g-, a"0Ù11'=!^, et H' = ^.
Mais comme 3' et 3" sont les composantes de la force g qui ngil dans ln direction rte l'inclinaison, on a :
o' = oain. I, fssfm. I.
On en déduit, rtans le cas de l'aiguille verticale, N' = g^jirt N ' = coTl 1""" le ras île l'aiguille horiioniale.
102 1IÀGKKT1SSIK teiuestbë.
La figure 17" représente une vue de cet instrument : il se compose d'une boite portant ù son entrée un pivot qui peut ùtre élevé ou abaissé au moyen d'une vis. Une aiguille est destinée à être pincée sur le pivot.
Lue feuille mince de papier doublé d'une feuille de talc, eu de quelque autre substance légère el rigide, forme ce qu'on appelle la rose des vente; ris feuilles sont ntlacbécs ou t-ullées à l'aiguille, pour se mouvoir avec elle. La rose es! un cercle dont le centre est dans la verticale du pivot, el dont la circonférence porte à la fois des divisions en degrés el les signes des vents.
pp' sont doux pinnules, la première ayant une fente étroite, et f h
fil il plomb. M csl un miroir à finies bien parallèles , incliné de Vm', dont la - plan coupe celui de la piiinille p suivanl le boni supérieur, el ayant à peu près la largeur de l.t pirmulo oculaire p. La petite bande du miroir qui correspond à la fente do cette pinnule est désetamee dans sa partie supérieure seulement , alin que l'observn- Icur puisse, au truvers de !a glace, viser au lil du la pinnule p'.
Au moyen des tiens pinnules. on vise il un aslrc ou îi un objet silué dans l'horizon . ou élevé de l'j ou 20°. En même temps, ou voit par réflexion sur le miroir une portion de la ligne de foi qui est peinle en noir sur le bord intérieur do la boite, cl la division de ia rose qui se trouve vis-à-vis de la ligne de foi , c'est-à-dire dans le plan vertical du pivot el des fentes îles pinnules. De celte manière,
mugiiéliqiic avec le plan vertical de l'aslre ou de l'objet. 11 reste à déterminer par les moyens connus l'angle de ce dernier plan avec le méridien astronomique du lieu . pour en déduire la déclinaison.
Tout l'instrument est porté sur une traverse qui se visse, au moyen de la plaque 1', sur un pied oit elle peut tourner librement. Un cercle fisc (X' est porté sur cette traverse : un cercle intérieur ce' repose sur le premier, et tourne sur l'axe rr; enfin la boite elle-même csl portée par ce cercle mobile, et tourne sur lui au moyen de l'axe ra 1 qui est perpendiculaire à rr'. C'est par ces deux mouvements ree!augld. lires que la boite conserve son lioi izonlalité: ils eonslituenl ce qu'on appelle la suspension de Cardan.
Nous devons mentionner In construction des boussoles mnrines, comme» sous le nom de boussoles Je Napier, et dans lesquelles mi style mu par un mouvement dïioi ■legcrio, depuis le renlre jusqu'à Ut circonférence île la rose des vents, Iraee constamment la posilion de l'aiguille par rapport à un jiuint li\e. On peu! connaltie ainsi à chaque instant la marelio d'un navire par r apport il la position de l'aiguille aimantée.
Méthode* employées pour se préserver de l'altération locale dts vaisseaux. Eu faisant usage des boussoles sur mer, il faut avoir Égard aux variations de température et aux attractions locales, qui altèrent plus ou moins la valeur des observations. Les effets dus il la température ont déjà été exposés dans le livre IX", page 31; il n'en sera plus question ici ; nous ne parlerons que de la seconde cause perturbatrice, celle qui est relative il l'attraction locale des vaisseaux, à bord desquels on fait des observations.
Le. capitaine iJuperivy, avant ie départ pour son voyage de circumnavigation pendant ies années 183-2, 1833, 1824 et 1823, avait combattu avec grand succès, lors de l'armement de la corvetle lu Coi/uille qu'il devait commandée, l'influence produite sur l'aiguille oinianlee par les niasses métalliques qui se trouvaient il bord. Les canons de gaillard d'arrière avaient ete supprimés, et l'on avait chevillé et cloué en cuivre tout ce qui entourait le iieu des observations maimé.liijtirs jusqu'à une distance do -l ou 4 mètres. Avec ces dispositions, l'expérience prouva que i'on pouvait négliger l'iullucncc des fers du navire sur l'aiguille aimantée.
Ou doit à M. Ilarlow l'indication d'un procédé précis pour corriger les effets de l'attraction locale. Ce physicien est parti du principe incontestable que les diverses niasses île fer qui se trouvent il bord des bâtiments acquièrent la polarité magnétique sous l in lluericu de l'action du globe, et qu'elles agissent ensuite sur les boussoles, cuminc pourraient le faire de véritables aimants. Ce principe posé, il admet que si l'on fait varier en même temps la distance et l'élévation d'une plaque de fer doux, par rapport à une aiguille aimantée huriioulalc. on peut trouver une position on celte plaque exerce la même action que les pièces de Ter qui se trouvent sur un bâtiment. Dès lors eetle plaque, placée d'un certain colé de l'aiRiiille, doil détruire les effets de l'attraction locale.
M. Barlow a tiré du là , comme conséquence , que la plaque ut les musses ferrugineuses perturbatrices étant inoililiécs de la même inunièru, suivant la latitude magnétique des lieux on l'on observe,
104 •! V.N- I [SUE TEBBKSTHE.
ce mode de compensation n'aurait pas besoin d'être changé.
Cette plaque se compose de deux autres plaques de 1er épaisses, vissées l'une sur l'autre, et d'un disque de bois interposé, destine a accroître légèrement l'épaisseur, sans en augmenter beaucoup le poids. Par ce moyen, on combine II: pouvoir énergique d'une îles plaques avec une faible partie du pouvoir de l'autre ; ce qui met il même d'obtenir une attraction plus uniforme. M. Itarlow ne pense pas cependant que la double plaque soit nécessaire quand on fait usage tic fer pesant 211-2 grammes par décimètre carré ; [nais, avec une plaque de fer de UG grammes pur décimètre carré, l'es périence lui a prouvé que la double plaque était nécessaire. Ces plaques ont un diamètre de 30 à 33 centimètres, et sont percées à leur centre d'une ouverture par laquelle passe uni- bobèche en cuivre, munie d'une vis extérieure; un écrou de cuivre, de D",l>il environ de diamètre, est vissé à chaque extrémité de la bobèche, afin de presser les plaques contre le disque en bois.
Pour rendre leur union pins intime, on visse les plaques près de leurs bonis, au moyen de plusieurs petites vis de fer.
Pour déterminer la situation la plus convenable ou la plaque doit être placée dans le vaisseau, on commence par poser sur le rivage une boite ou un morceau de bois n'ayant pas de fer ; on le perce de plusieurs trous, à l)™.2n, ll ra ,i I, etc., l)">,2-2 de la parité supérieure, dans lesquels on peut mettre, suivant le cas, une tige horizontale de cuivre ou de laiton destinée à supporter la plaque ; cette tige est introduite dans un des trous, et la boussole étant placée d'une manière lise sur la partie supérieure de la boite ou de la pièce de bois, on tourne cette dernière, au moyen de la tige, successivement vers plusieurs points de l'horizon ; puis oo opère avec ou sans la plaque pour déterminer son pouvoir d'attraction. Si les résultais ainsi obtenus s'accordent avec ceux qu'on a observés à bord, on a alors la position droite de la plaque, i.iiiand celte condition n'est pas remplie, on change la hauteur de la boussole et la distance de la plaque, puis l'on répète les expériences. Il suffît de quelques essais [Ktiir obtenir avec la plaque la même attraction que celle qui est observée dans h: vaisseau. Après quoi oti mesure avec soin la distance de la plaque à la verticale passant par le pivot de l'aiguille,
et l'on introduit une lige dans une des parties du trépied employé pour la boussole nzimulale a bord.
Nous devons faire remarquer qu'en raison d'erreurs inévitables
dans les observations, il est presque impossible de disposer la plaque de manière à avoir la même attraction que le vaisseau en chaque point : on doit alors prendre une moyenne entre les déviations an S. E-, S. 0.,N.E.,N. 0., N. 0., N. S.; et si les moyennes dos résultats obtenus en ees différents points dans le vaisseau et avec la plaque surit' rivage s'accordent ensemble, les autres erreurs seront très-faibles. M. Ilarlow conseille do se servir d'une plaque déjà corrigée , c'est-à-dire d'une plaque dont on a reconnu l 'attraction ii plusieurs distances et dans plusieurs positions. On forme, à cet effet, un tableau dans lequel se trouvent consignés les résiliais de l'expérience.
Il no suffit pas de se garantir dans les observations magnétiques de l'attraction locale, il faut soustraire aussi la marche du chronomètre il l'inlluence des masses de fer qui sont à bord.
M. Fishcr parait être le premier qui ait cherché à montrer qu'en trénéral la marche des chronomètres recevait une action des masses de fer voisines. M. Itarlnw attribua cet effet a ce que le ressort ou quelque partie du balancier devenait mapie tique : dès lors il élail facile de concevoir comment des masses de fer exerçaient une action telle sur ces diverses pièces, que la marche du chronomètre devait être accélérée ou retardée suivant la position de ce dernier par rapport aux masses de fer qui se trouvaient à liord des vaisseaux.
En parlant de l'opinion de M. Garlow, que le balancier d'un chronomètre, ou an moins son ressort, soit susceptible d'acquérir la polarité magnétique, ce balancier doit tendre à prendre une certaine direction lorsqu'il se trouve dans 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, et en comparant ce nombre d'osrillalkms il celui qu'elle exécuterait pendant le même temps hors de la portée de la force attractive C).
M. Biirlow a commencé par constater la durée de quatre oscillations d'une petite aiguille eu présence d'une bombe de Q m ,iG de diamètre, pesant •22i"' ,(jNH et à ll m ,iti de distance de son centre. C'est ainsi que M. Hariow a été conduit à admettre, d'après diverses expériences, que la dircclion du balancier, par rapport au
(•) Traité du magaétiime, p. 158.
ion
fer, exerce lu plus grandi: part sur les effets produits ; qu'il y avait retard du par joui-, quand le puinl de 1-2 heures «lait tourné vers U> midi, cl seulement ".7 quand il était placé il l'est ; mais aussitôt
lard était di' linuvi'uil de -2", I pur jour.
On voit pur là qu'il bord d'un vaisseau lui doit éloigner avec soin les chronomètres, comme les boussoles, du voisinage des masses de for.
M. Barlow conseille, pour déterminer la position la plus favorable au ebrono mètre, d'établir une boussole dam l'emplacement désigné, d'observer et île comparer la direction do l'aiguille avec relie de la boussole uzimutale du pont, pendant que le navire subit diffé- ]-enles ui-icntaLiuiis : quand l;i dillérence est trop considérable, il faut choisir un autre emplacement.
Les expériences faites avec la plaque du fer montrent que le pouvoir du fer jioilr troubler la marche du rhronniuèlre réside, comme pour la boussole, sur la surface, et . co 10 un eomiait généralement la distance el la dircelion que <loit avoir cette plaque, alio que son pouvoir puisse être égal a l'aclion moyenne du fer du vaisseau , ou a un moyeu prompt de s'assurer, avant d'envoyer ou eliroiiouièlre à bord , si ce fer aura pour effet d'accélérer ou de retarder sa marche. On peut aussi déterminer avec une très-grande approximation la marche de la variation.
KAOHiroBtTaïa.
Uagnétomètrt unifilaire de inclinaison, ou déclinomètre. Les magiiétomi'lros destinés à observer les trois cléments de la force magnétique ilu globe dans le système de M. (iauss sont nu nombre île trois : le inagnéloiuMre de déclinaison, pour observer la déclinaison absolue, l'inleiisiteabsoliie.ei les variations de la déclinaison ; le inajulotonièlrc bifilaire pour ub-erver l'iulensilé île la composante horizon laie r! le ma jinrloincl ir pour la lia ce verticale , Ou le magnéto mètre -balance; nous allons le- décrire successivement.
Le maguétumèlre de déclinaison esl composé des parties suivantes : d'un barreau aimante, de sou élrier, du cercle de torsion, du porteur, et de sa us, du til de sns]ieiision forme d'un assemblage de fils de cocon, du miroir et du porte- miroir, de la règle de torsion, de l'échelle et de la règle d'arrél , de la règle de déviation, de In règle de supports et de poids; les futures 7, M, 1), 1(1,
MAGNÉTISME TE Fin F.5T li E . 107
41, 12,13,14, 13, 16, planche V', représentent toutes ces parties en plans et coupes.
On voit dans lu figure 1 le porteur, su vis et lo fil, vus de l'ouest ; au est une planche fixée au plafond ; bb, deux tringles (le bois fixées sur celle planche , et diins lesquelles un châssis dd peut être mû de l'est ù l'ouest; deux liteaux en saillie ce supportent ce dernier; deux porte-vis en enivre jaune ce sont fixés au plancher au moyen de vis, etc.
La ligure 8 représente le porteur avec la vis et le fil vus du sud ; sur le bord du liteau ce se trouve une échelle qui sert à marquer la position de la coulisse; il est facile, à la simple inspection de ia figure , de se rendre eumple des diverses parties qui y sont représentées.
La figure 9 représente la partie oscillante du magnélomètre, vue de l'ouest; elle est l'urinée de deux cmcliets au; on attache a l'une îles deux goupilles qui prennent sous les deux crochets, el par sou r\lrniiilê inférieure, le fil y.
bb est un cercle de torsion sur lequel repose l'étrier ecc;
ild, barreau aimanté;
ee, pnrle- miroir, avec deux cadres ff, hh;
hk, deux serments ili -tim s à maintenir le miroir.
Toutes les parties de l'instrument sont exécutées en cuiviv jaune, iivs-miiioe , afin de ne pas trop augmenter le moment d'inertie du inagné tome Ire. Le fil qui supporte l'étrier est fixé à une goupille qui passe sous les crochets an ; on peut ainsi enlever l'étrier sans détacher le fil.
bb, ou le cercle de torsion , est muni d'un pivot vertical , dont l'extrémité supérieure porte les crochets «ri. Ce pivot est entoure par l'étrier qui se meut autour de lui; par ce moyen l'étrier repose sur le cercle de torsion; mais il ne peut tourner, en raison du frottement qu'il exerce sur le cercle.
te est la gaine du porte-miroir, dans laquelle entre le barreau aimanté , sur lequel le poite-miioir est maintenu au moyen de vis.
ff est un cadre touillant autour d'un axe vertical; ce cadre est fixé au moyen d'une vis de pression W d'une vis à demeure.
Au cailro s est uni un second cadre ff, se mouvant autour d'un :\\v horizontal h h ; à ce second cadre sont ajustés les trois sergents destinés à maintenir le miroir: dans la ligure, ou ne voit que deux sergents ii'; le troisième est couvert par le second sergent en A'.
La figure Kl représente toutes les partie* du porte-miroir vues du sud.
1DS KAONBTïSMB TEBHBSTRE.
La figure 11 représenta l'étrier du cercle de torsion , le barreau aimante, ut lu purte-miroir vus par en liant. Au centre du cercle de torsion, on aperçoit l'extrémité du pivot qui traverse l'alidade et lu douille crochet , aveu le.-; trois pivots destinés ù recevoir les extrémités de In goupille attachées au fil qui y est fixé.
Dans la figure 12, on aperçoit toutes les parties de l'étrier vues du sud.
Le barreau en bois qui se trouve placé dans l'étrier, et dont la longueur dépasse TOI) millimètres, est placé au-dessous du centre du barreau aimanté, et sert à supporter deux poids d'un .', kilogr. chacun, qui servent à augmenter le moment d'inertie de la lame aimantée. Mlle est munie de (1 pointes sur lesquelles les deux poids peuvent être placés à trois distances différentes; les lieux pointes
tes plus prés du centre sont éloignées l'une de l'antre de 100 millimètres; les deux suivantes sont à une distance de «H), et les deux pointes les plus extrêmes, à "ilti millimètres.
Les figures 13, fi et V> représentent de profil et des deux faces la goupilleà laquelle est attaché le fil. La figure I:) nous montre la goupille avec les deux punîtes destinées à être reçues dans les deux Irons de ce pivot pratiqués sous les crochets du cercle du torsion , ainsi que le ressort destiné à maintenir la goupille lorsque l'étrier sera enlevé ainsi que le fil qui le supporte.
Lu ligure ii montre l'ouverture étroite par laquelle le fil doit passer et être contenu.
La figure I S laisse apercevoir une ouverture ovale nu rentre de laquelle passe, en travers, une autre petite goupille, à laquelle le lit est atlaché, et qui est maintenue par son extrémité inférieure formant un nœud à collet.
La figure 11) est le modèle de l'échelle qui doit être réfléchie dans le théodolite, et dont l'image est observée dans le miroir, il l'aide de cet instrument.
Après avoir fait connaître avec détails toutes les parties dont se compose le uiiignétoiuètre, nous allons indiquer les rapports qui existent entre elles, ainsi que plusieurs particularités relatives à leur usage.
Nous avons dit préeéd en nu eut que le miroir devait être fixé solidement à l'extrémité du barreau tournée du coté du télcsco]>e, do
manière ii n'éprouver aucun dérangi-nii'iit pendant les expériences ;
il doit, en outre, conserver vis-à-vis de ce barreau une position telle que la normale au miroir soit sensiblement parallèle à l'axe magnétique.
MAGNÉTISME TERRSSTUB. 100
Leporlo-miroirest représenté ligure !0; sa douille est assujettie au barreau au moyen d'une vis; en tournant celle-ci, le miroir peut être mù autour de deux axes rectangulaires et placé dans la position convenable. Quant au porteur, à sa vis et au lil de suspension, nous nous bornerons a dire que ce fil est forme de 200 111s de cocon parallèles , dont chacun doit pouvoir supporter sans se rompre un poids de 30 grammes.
La caisse est destinée à soustraire le barreau aimanté à l'influence du courant d'air. Pour reconnaître si le lil est sans torsion quand le barreau est revenu à sa position d'équilibre , il faut placer dans l'étricr, a la place du barreau, une laine de laiton de longueur et de largeur égales, et il peu près du même poids que lui ; celte lame accessoire, dans laquelle ou place une petite aiguille aimanter, pour diminuer la durée des oscillations, est munie , de même que
sures de l'intensité, on emploie une deuxième lame secondaire absolument semblable. La petite aiguille aitiiiinlée doit avoir son axe magnétique placé dans la même position oii se trouvait celui du barreau principal.
il est nécessaire, pour faire promptement et avec exactitude les observations , de pouvoir modérer à volonté les oscillations; on y parvient au moyen de ];i règle d'arrêt , laquelle est tout simplement mi barreau aimanté, de même longueur cl de même largeur que le barreau principal, mais d'un poids quatre fois moindre.
Le inaguétometre dont nous venons de donner lu desi riplion est destiné, ainsi qu'un l'a ilit , à mesurer la déclinaison absolue, l'intensité du barreau aimanté et les variations diurnes.
L'aiguille ou le barreau aimanté, qui en forme la partie principale, étant très-rarement en repos, il est presque impossible do déterminer immédiatement sa position dans l'étal de repos, comme on le l'ail avec les iiiauilli^ des lum-sulcs . qui n'ont pas . a biMiiroiip près, autant de sensibilité, t In ne doit iloui- pas s'allacber à ebereber lu position que le banvait occupe an iiiumc.nl de l'expérience, mais bien celle qu'il aurait s'il se trouvait exactement dans le méridien magnétique. On ne peul y parvenir qu'en remplaçant les observations immédiates par des observations indirectes qui n'exigent pas un repos complet.
La première méthode consiste à observer l'aiguille aimantée on le barreau quand elle oscille, de manière à remarquer sur l'écbcllo deux positions successives et extrêmes, un maximum et uu mini-
MAGNÉTISME TEHEF.6TBB,
muni; puis il prendre la moyenne, qui donne la position cherchée. Ci: procédé néanmoins a besoin d'être modilié lorsque les oscillations ont une étendue considérable, alletidn que, ilnns ce ras, l'aiguille n'oscille pas également de chaque côté du méridien magnétique; il ne peut être admis non plus qu'avec certaine restriction lorsque les oscillations sont petites.
Le second procédé pour dcU-rniinpr lu position exacte de l'aiguille, quand elle n'est pas en repos, est fondé sur ce principe, que le milieu des deux positions de l'aiguille correspondant toutes deux exactement a deux instants qui différent entre eux d'une durée d'oscillation , coïncide avec le méridien magnétique dont la position aura été admise comme terme moyen entre ces deux instants, quelles que soient les périodes d'oscillation dans lesquelles ces inslauls puissent tomber. Ce principe serait vrai, si des causes extérieures, telles que la résistance de l'air et antres no contribuaient pas à diminuer l'amplitude des oscillations, et si, pendant ce court intervalle, un changement dans la situation du méridien magnétique ne pouvait pas être considéré comme uniforme. Lorsque les oscillations ont peu d'étendue, on peut négliger l;i première circonstance, ainsi que la deuxième, attendu que, dans le premier cas, on peut considérer comme uniformes les variations de la déclinaison dans un court intervalle de temps.
Si donc l'on veut connaître la position de l'aiguille à l'instant T. il suffira, quand l'aiguille ne fera plus que de très-petites oscillations, d'observer les positions réelles qu'elle occupe dans les instants T — | (, 6tT+ i t, etc., / indiquant la durée d'une oscillation , et de prendre ensuite la moyenne des deux positions. Il sera convenable encore, si l'on veut obtenir plus d'exactitude, do faire d'un très dotennimilions -emblaliles en nombre égal, à des intervalles égaux , quelques instants avant et quelques instants après (. Ht l'on suppose que durant ce temps la variation puisse être considérée comme uniforme, le terme moyen de ces opérations sera le résultat définitif et valable pour celte période ( ; résultat beaucoup plus certain que ne le serait la simple détermination pour ( luimême. Pour y parvenir, ou a une mélbodo très-simple ; elle consiste, lorsque le résultat définitif devra être basé sur cinq résultats partiels - ïi annoter la position réelle de fii^nille aimantée pour les six périodes suivantes :
T-|t, T — \t, T— {t, T-Ht, ï + fi, T + 31.
Si l'on représente cnsuile les positions annotées par n, fi, c,d,e, f,\[a-\- à) sera le résultat valable pour la période T — 2 ( ; de même l (û-f-ej, 3 (e-t- rf), |(d4-e|. i(c-r-/") répondront aux périodes T — (, T, T+l, T + 2(; cl le terme de ces résultais partiels, un la partie de leur somme totale, devra être considéré comme le résultai général corrige pour la période T.
Mtiynélomctm bifilaire. Cet appareil est destiné à donner fin— tclisite do lu composante horizontale. Le principe sur lequel repose sit construction est le même qui' celui qui n guidé M. llarris pour construire l'appareil décrit tome 1", page 31 : lorsqu'un corps, d'une forme quelconque, suspendu à den\ lils dont les parties oui de la cohérence, est soumis à l'action (If la gravité, les comblions de son équilibre poiiveul être exprimées de la manière suivante : La ligne verticale qui passe par le centre (if gravité du corps doit être parallèle aux deux tils cl située dans leur plan.
Pour fixer les idées, supposons que les deux lils aient une longueur é^alc, que leurs points d'attache supérieurs soient à la même hauteur, et que leur distance s'iit égale dans tout leur trajet ; supposons eulin que les points d'attache inférieurs forment, avec le centre de gravité du corps, mi triangle isocèle : lorsqu'il y aura équilibre dans le système, les deux lils auront une direction verticale, et une ligne verticale intermédiaire pourra être supposée jiasscr par le centre de gravité.
Si maintenant, au moyen d'une torsion imprimée au système, autour de cette ligne verticale lirlive, on dévie le corps de sa position d'équilibre, les deux lils ne seront plus alors verticaux et le corps sera soulevé. Le système tendra donc à reprendre d'abord sa position d'équilibre primitive, en exécutant un certain nombre d'oscillations dans le sens de In verticale, avec un moment de torsion que l'on peut considérer comme seus'ibl-menl proportionnel au sinus de l'angle de déviation, et qui CSl le plus grand possible, par
ment de torsion est précisément celui que M.Gauss considère dans ses ohservalinns et dans ses calculs. Ce moment peut servir aussi à mesurer la force qui fait dévier le corps de sa position d'équilibre, et qui est dépendante du mode de suspension cl du [x>ids du corps ; on lui a donné le nom àejoree de direction.
L'intensité de celle force (la force de direction) dépend : t" de la longueur des fils; 2" de leur distance; II' du poids du corps.
Elle est en raison inverse de la longueur des fils, en raison di-
11! MÂGNÉT1EME TEBIIËSTBË.
rccle de leur distance et du poids du corps. Dans lu cas où les suppositions d'où l'on est parti ne seraient pas exactes, l'expression de la force directrice deviendrait alors plus compliquée. Maintenant, si l'on place un barreau aimanté dans l'appareil, les effets dépendront de la combinaison des deux forces directrices.
On peut alors considérer liois cas : les deux positions du cor|h> dans lesquelles il serait en équilibre, sous l'action de cliacnne de ces forces séparément, peuvent coïncider, être opposées, ou bien former un angle. Il est bien évident que la différence de ces trois Cils dépend du rapport des deux angles formés, d'une part, par la ligne droite qui passe par les deux points d'atlaclie inférieurs avec le barreau magnétique; et de l'autre, par la ligne qui passe par les deux points d'attache supérieurs avec le méridien magnétique.
Dans le premier cas, le barreau aiment é, si son pôle nord est dirigé vers le nord, se trouvera dans le méridien magnétique; dans le second cas, le barreau aura nécessairement une position inverse: dans ce méridien; et dans le troisième , il devra former un angle avec ce dernier. 11. Gauss appelle ces trois positions ; naturelle, inverse et transversale.
Dans la situation naturelle, la position d'équilibre de l'appareil . dépendant du mode de snspen.-ion , n'éprouve aucun changement par l'influence que le magnétisme terrestre exerce sur le barreau magnétique; mais l'appareil est retenu dans cette position par la
que la force île direction qui dépend du mode de suspension.
Enfin, dans le troisième cas, où les deux foret* directrices forment entre elles im angle, l'aelion simultanée des deux forces entendre une position moyenne oii ni le barreau ne se trouve dans I éridien. ni une ligne droite tirée par les points d'ailacbe inférieurs des fils ne se retrouve parallèle h la droite qui passe par les points d'attache supérieurs.
L'appareil offrant les moyens de mesurer les angles cidre les trois positions en question, le rapport des deux forées directrices composantes peut èlrc calculé, et l'on peut obtenir par conséquent line mesure absolue de la force directrice dn magnétique terrestre.
H est, du reste, Ircs-nvantagenx de placer le barreau magnétique, relativement aux attires parties de l'appareil, de manière que, dans la position moyenne d'équilibre, il foruic avec le méridien
JM0NBT1SME ÏEBHfiSTHE. 113
magnétique im angle à peu près droit. Dans ce cas, la position transversale sera la plus favorable.
Les figures il, 18, 19 et 20 (pl. VI) représentent les plans et coupes de ce magnétomètre.
A l'inspection seule de la figure, on voit que l'appareil se divise en trois parties : la première, la principal)*, est lotrier E, E, E, E; la seconde, tes fils du suspension //, et la troisième, le porteur PP fixé au plafond et qui supporte les deux tils.
L'élrier est composé des mêmes parties qui, dans le ma^nétoinèlie unitdairc, étaient partagées entre l'élrier, le plafond et les
La figure 11 représente l'instrument d'une grandeur réduite de moitié île celle qui esl nécessaire pour un barreau de l'2 u , : cette figure est une coupe suivant Alt. On y distingue les parties suivantes susceptibles de mouvement circulaire.
Le cadre CG du miroir M est adapté a un tube TT qui tourne sur un axe vertical ait, tandis (pie le reste de l'instrument conserve sa position ; l'axe vertical aa du miroir, et l'alidade aVde ce dernier, sont adaptés au plan du cercle sur lequel sont attachés les tils de suspension, et au-dessous se trouvent l'élrier et son alidade; le tour de l'élrier avec son alidade sur le cercle qui le supporte; le tour des deux bouts de fil supérieurs.
Décrivons maintenant ces différentes pièces tournantes. La première est Indiquée ligures n et 10, et n'a pas besoin d'explication; on ne l'emploie que pour tourner l'axe du miroir du cote du théodolite et de l'échelle, sans avoir besoin de déranger le magnétomètre.
L'image de l'échelle, réfléchie par le miroir, sert à régler Iei pîcee sans qu'il soit besoin d'autre moyen de mesure. Une vis v sert à fixer le cylindre sur l'axe,
l/i miroir M , sa tige un, son alidade a'a', faisant corps ( fig. 20), composent hi seconde pièce tournante ; ces trois pièces tournent ensemble dans la boite du cercle DD.
L'angle de rotation peut être mesuré au moyen de l';ilidai!e du pivot qui est recourbé à ses deux extrémités, auxquelles sont fixés deux nonius NN (tig, 18) reposant sur le plun du cercle. Une vis de pression «' (fig. 11 et 20) serre la pièce contre le plan du cercle et arrête tout mouvement.
Cette seconde pièce, au besoin, pourrait suffire; tuais l'usage montre qu'il est quelquefois besoin de se servir de la première, La
M.K1NBTISME TBHBESTIIE.
troisième pièce tournaille est composée île l'étrier avec son alidade; clic repose sur le cercle, comme on le voit ligures 18 et 1!).
Deux forées sont en présence : la force de direction des fils , qui agît immédiatement sur le cercle auquel sont lixécs li s vis de suspension des fils V V, cl la force directrice du magnétisme terrestre, qui agit en même temps sur 1 1 trier dans lequel se trouve le barreau aimanté. Dans le eas oii ies directions de ces deux forces font entre elles un angle, elles tendront naturellement à faire tourner les deux parties réciproquement; pour éviter cet inconvénient, et afin qu'il n'y ait aucun déplacement, les deux parties sur lesquelles chacune de ces forces agit séparément ne peuvent être bougées qu'au moyen d'un frottement plus grand que chacune des forces unissantes.
1,'appareil est disposé pour que l'on puisse mesurée avec une grande o\actilmlc l'autile de rotation dont dépend l'angle que forment entre elles les deux forées île direction.
Dans l'appareil bifilaire, le même cercle et la même division qui servent à évaluer les mesures du second tour sont employés en même temps à mesurer les effets du troisième : c'est une simplification très-avantageuse. Pour atteindre ce luit, l'alidiule de l'étrier est munie de deux noiiius. Le cercle a donc deux systèmes d'alidade avant chacun deux nonius qui doivent servir indépendamment l'un de l'autre; mais, pour éviter qu'ils ne se rencontrent, l'une des alidades est placée au-dessus, Huître au-dessous du cercle. Les nonius de l'alidade supérieure louchent les divisions intérieures du cercle, tandis que tes autres, comme le montre la figure, touchent les divisions extérieures.
Les chiffres apparlcminl ,i la division du cercle ne pouvant ser-
virpour les d,,„ , nii™,l„ qu'ih sont néce«»,«nic,il rccomnb
cet inconvénient en plaçant les chiffres tour a tour eu dedans et en dehors (fig. 18).
La quatrième pièce il mouvement de relation est celle qui concerne les deux liouts de lils tournant autour de l'axe aa. Ce mouvement s'obtient au moyen du porteur qui est placé au plafond. Celle pièce, en raison de sa position , est rarement employée; on peut seulement, dès le principe, lorsqu'on dispose l'appareil, tourner le porteur pour qu'il ait la position la plus convenable pour l'expérimentateur.
Dans l'observatoire de Geeltingue, le barreau aimanté qui fait par-
tic de l'appareil pèse 124, et est fortement aimante. M. tiatiss pense qu'il fnut employer îles aimants plus forts dans cet appareil que dans lu magtiélomèlre unifilaire.
A l'aide de eut appareil, ie barreau aimanté élut» placé dans un plan perpendiculaire au méridien magnétique, on cherche, d'après les principes de la mécanique, l'évaluation do la puissance magne tique de la composante horizontale. Nous renvoyons, pour les détails, ail Traité de magnétisme terrestre.
Magnélnmètre pour la force verticale, ou magnétomèfrc-balancc. « L'instrument employé a déterminer les changements do la composante verticale de la forée magnétique est une aiguille magnétique reposant sur des plans d'agate à laide de couteaux , et amenée au moyen de contre-poids dans la position horizontale. Par les changements de position de retle aiguille, on peut conclure les changements de la force verticale, lorsqu'on connaît l'inclinaison moyenne au lieu de l'observât ion , l'azimut du plan dans lequel se meut l'aiguille, et l'angle que fuit , avec l'axe magnétique , la ligne unissant le centre de gravité et le centre de mouvement. Cependant, comme la détermina lion do cette constante exige des additions cunsidi rallies à l'appareil, le plan adopté a été d'adapter l'aiguille de manière a ce que l'angle en question soit nul [*)■
L'aiguille magnétique a 133 cenlimèlres de long. Elle porte à chaque extrémité îles lils croisés , attachés au muven d'un petit anneau de cuivre. L'axe de l'aiguille a, d'uue part, la forme d'un tranchant de couteau, et. de l'autre, celle d'une portion de cylindre ayant le tranchant pour son axe, el ce tranchant devant passer, autant que possililc. par le centre de gravité de l'instrument non chargé.
La position de l'aiguille, à un instant donné , s'observe au moyeu de deux microscopes à micromètre, placés à chaque extrémité.
Outre ces parties, l'appareil est pourvu d'un barreau de cuivre rlc mémo longueur que l'aimant ( muni , comme lui , de lils croisée ans extrémités, et de supports en lames de coilleau), afin de déterminer les points zéro du micromètre,
(■) Le centre tir (uaiitc claiit amené ainsi au mime point que l'aie nugaétiqne, les rljaio'imnl.s de h Ut eu icilu-ali: sont tu rapport avec les chanacmeiils île pétition de l'aiguille par la tonnait :
- = c« o coda Orflrfî représentant le diangement de l'angle en partie» du rajon , a l'Uimut du pliu oè
IIC MAGNÉTISME TEHBESTBK.
Appareils enregittreurs. Dans les observatoires où l'on cherche à avoir des indications non interrompues touchant les variations du .magnétisme du globe, on a disposé des appareils capables de tracer eux-mêmes leurs indications. Nous citerons les appareils construits par M. Uroocke , et qui ne sont autres que les trois magnélométres de M. Gauss, mais disposés de façon à ce que leur position donne lieu à des indications tracées par la photographie et capables d'indiquer quelles ont été il chaque instant les positions des barreaux aimantés, et par conséquent les variations de l'intensité magnétique. Voici, du reste, leur description sommaire :
Les magnéto mètre- uni Mairie ci l'itllaires tracent leurs indications sur le même papier photographique.
Fi» IM
Le magnétometre de déclinaison A cousis!.: essentiellement en un Iwrreau aimanté ab, suspendu par un Faisceau lie (ils de soie sans torsion ; la plate-forme 1', à Iravci-s laquelle passe le (il de suspension , est supportée par huit tubes de cuivre fixés aux quatre coins d'une table de marbre; celle table de marbre est elle-même établie sur des piliers en maçonnerie, et l'appareil possède ainsi une grande solidité. Ln miroir plan m , et un miroir concave métallique M, sont fixés à l'appareîl de suspension du barreau aimanté: le miroir plan sert à faire les observations avec une lunette suivant la méthode ordinaire; le miroir concave métallique sert à réfléchir sur le.papïer sensible de l'appareil enregistreur dont nous parlerons plus loin, l'image d'une petite fente pratiquée dans la cheminée d'un bec (le gaz ou d'une lampe D.
Le magnétometre bifilaire 11, ou in.iguéloiuèlrc donnant la mesure de la force horizontale, consiste en un barreau aimanté sus-
MAGNÉTISME TF.BBEBTBE. UT
pendu par deux fils dans un appareil semblable au précédent. Le cercle de torsion est divisé, et peut donner les minutes à l'aide de deux verniers. Le barreau aimanté porte à sa partie inférieure un miroir concave et un miroir plan , mais il possède de plus un appareil particulier pour produire la compensation des effets de la température. Cet appareil Q consiste en deux tubes de zinc fixés par deux anneaux à une baguette de verre qui les traverse; le fil de suspension passe sur une poulie de verre, revient sur lui-même, et ses extrémités sont attachées à deux crochets Usés aux tubes de zinc. Quand la température s'élève, les crochets sont rapprochés l'un de l'aulred'une quantité égaie à la différence de dilatation entre le verre et le zine à partir des anneaux, et la force de torsion est diminuée; la position des anneaux est telle que la diminution do force de torsion esi égale à la diminution de magnétisme dans l'aimant quand la température s'élève, et vice vend quand la température s'abaise.
Les barreaux aimantés et leurs accessoires sont placés sous mie cage de verre qui n'a pas été figurée dans le dessin du magnétomrlre bifilaire, pour éviter la confusion. Les fils de suspension sont également entourés d'un tube de verre.
Le barreau aimanté dn déelinomèlre est placé dans le plan du méridien magnétique; celui du magné Ion lètre bifilaire, dans un plan perpendiculaire.
L'appareil enregistreur C sert à la fois au déclinomèîre et au magnétoinèlre. Il est placé entre ces deux appareils; il consiste en deux cylindres de verre concentriques; sur le cylindre intérieur est enroulée une feuille de papier photographique, et le cylindre extérieur peut conserver au papier son humidité pendant vingt-quatre heures. L'eiisumlile du ers cylindres reçoit un mouvement de rotation h l'aide d'un mouvement il' la ir loperie placé en 11. Les diverses positions du point tracé par bi lumière , combinées avec le mouvcr menl vertical du papier, donnent une courbe magnétique u ou u' que l'on fixe, uoe fois l'oxperience terminée, par les procédés photographiques ordinaires. I : m troisième bec de gaz Kest adapté U l'appareil enregistreur ; il trace sur le papier (à l'aide d'un petit prisme réflecteur r, placé sur une lame noircie qui recouvre le cylindre) une ligne servant de base ; les distances des différents points de la courbe à celle ligne conduisent à la détermination des variations magnétiques.
Le déclinotnètre écrit ses indications sur un côté des cylindres , le magné tomèlre sur l'autre coté; ils ont chacun leur liée de gai à
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une dislance d'environ 70 centimètres. Les rayons lumineux émanés de la petite fente de chacune des cheminées métalliques qui entourent les becs se reliée! lissent sur le miroir concave, et sont concentrés sur le papier pur des lentilles plan -cylindriques L, L'. A la distance il laquelle sont placés ces instruments, un angle de i° est représente par une distance de millimètres sur le papier; mais on peut agrandir les résultats autant que l'on veut, en changeant la distance des appareils.
Le niagnélomètre-balance, ou le magnéto mètre pour la mesure de la force verticale, est représenté ligure 179.
Fie- ito Dans cet instrument , le barreau
aimanté est mobile autour d'un arc horizontal, comme le fléau d'une balance; il est fixé à l'extrémité d'un long couteau d'acier C qui repose sur des plans d'agate ; l'autre extrémité du couteau est terminée par un miroir concave surmonté d'un petit miroir plan m. On donne à l'appareil la plus |,Tande sensibilité possible au moyen delà vis P qui régie le centre de gravité; la vis P' horizontale, dont on n'aperçoit que l'extrémité, sert à établir l'équilibre du barreau aimanté.
La clef H sert h abaisser ou à élever la fourchette F, et par suite à faire reposer le couteau sur les plans d'agate quand l'appareil est en expérience, ou h le maintenir an-dessus quand il ne fonctionne pas.
Cet appareil possède, comme le précédent, un compensateur pour annuler la diminution ou l'augmentation de magnétisme du barreau aimanté, suivant que la température s'élè\e ou s'abaisse. Ce compensateur consiste en un llicrniomèlrc / fixé ii l*e>.iremiié du couteau, iKiti gradué, mais disposé île telle manière que le mercure en se dilatant passe de l'autre cMi du centre de suspension , et produit par sou poids ia compensation de la diminution du magnétisme dans l'aimant lorsque In température s'élève, et vice vend quand la température s'abaisse.
Le magnélniuctrc-balaiiee écrit ses indications de la mf mil manière que les précédents; seulement le cylindre enregistreur est verlical, au lieu d'être horizontal.
DlgiCizod by C
MAGNETISME TEHIKSTBE. IIB
Une fois que les indications ont été tracées par ces appareils , il esl nécessaire , on le conçoit , de relever les courbes tracées , afin d'en déduire les Variations des composantes de laforce magnétique.
Détermination de l'intensité absolue. On sentait depuis longtemps le besoin de pouvoir vérifier, à une époque quelconque, si la résultante des forces magnétiques terrestres en différents points du globe éprouvait ou non des changement dans la suite des âges, c'est-a-dire si la valeur de cette résultante, déterminée aujourd'hui, serait la même dans plusieurs siècles.
Si l'on pouvait construire des aiguilles parfaitement identiques qui prissent constamment la même quantité de magnétisme, la question ne présenterait aucune difficulté il résoudre, puisqu'il suffirait de l'aire osciller la mémo aiguille, dans le même lieu, à la même heure , cl au même jour do l'année. Mais celte permanence de l'état magnétique dans une même aiguille ne peut être stable, en raison des différences de température qui modifient sa trempe, et par suite son degré d'aimantation. Forcé de renoncer à des méthodes directes pour étadier une des questions les plus importantes de la physique terrestre, on a dit recourir a des méthodes indirectes qui présentaient toutes d'abord plus ou moins de difficultés dans l'application.
La première méthode indirecte qui ait été proposée aux expérimentateurs est duc à Poisson. Elle n'exige que l'emploi d'aiguilles identiques, sous le rapport de leur constitution et do leur magnétisme, et nullement une videur déterminée de l'aimantation qu'on leur a donnée, Poisson a commencé pur démontrer qu'il existe une fonction tic sept quantités dont la valeur ru- dépend pas des aiguilles employées , mais seulement du magnétisme terrestre. Cette valeur, à la vérité, ne peut être obtenue que par approximation; mais,
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que l'on diminue à volonté les ci-reins de l'expérience, l'our se procurer ces sept quantités, Poisson a proposé de faire osciller séparément deux aiguilles d'acier aimantées à saturation et librement suspendues par leur centre de gravité ; de déterminer 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 glol>c : alors ces deux aiguilles se dirigent suivant cette ligne; puis de faire osciller successivement chacune de ces aiguilles, sous les actions réunies du la terre et du l'aiguille aimantée enrepos.endélcnninant également Indurée deehacunedes
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nouvelles oscillations; enfin, de mesurer la distance des centres de p-aiHé du ces deux aiguilles t:t leurs moments d'inertie rapportés à leur ave de rotation passant par tes mûmes points. Les résultais fournis par toutes ces expériences suffisent pour calculer la valeur de la fonction à une époque déterminée.
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; condition.-; l'anles à remplit', en opérant avec des aiguilles dans lesquelles la force coerritive soit peu considérable (').
Poisson n'a fait qu'indiquer la méthode; M. Gauss a fait plus, il l'a mise eu pratique, en suivant un procédé analogue. Il a obtenu des quantités proportionnelles aux puissances magnétiques îles barreaux et de la terre, non pas à l'aide des oscillations, niais bien par les actions exercées sur le barreau du masiiétomèlre unitilaire, et en faisant usa^e sut.ressiveiueiii de 2 haneau\ aimantés ("),
("| Supposons que l'on représente par F,/, /les ïniensilés comrjrées de ta lene el i[is ih'in ainnilli»., .■! (pie l'un l'aise iimuc ■!■--= Iri iniili - .LMiljtiu.iius Je PoïSSOII, ■Insl que dis «leurs déterminées pat les marient*» iuJujurirs; un ,11m \n (mis équalion6 :
i , 1? represenlaul des quantilés dépenilanlea du nombre des oscillations.
F.1L |tli:iti|)IÏ!l!lt le. .ll'IH ]!llTI]:iTl'-l!'|U.-ili0n>, DQ 1 I
Si l'on mel à la plate de// sa valeur, on a ;
elp,"ult.
La valeur F, qui est celle de l'intcnsili! île la terre, est indépendante Je Jf. On conçoit, d'après cet aperçu, commcnl on peut rendre la valeur de l'intensité magnétique delà terre lnileji-'iiil.iiitf <lt> «-lie de cliacune An aiguilles.
(") Voir Becquerel , Traité d* maçnétUmt terrestre, p. 73.
lUORBTiSHE TEBHR8IBE.
