NA ANS TUE

Les trois premiers termes de cette proportion éfant connus, le quatrième s’en déduit. C’est à l’aide de cette formule corrigée des variations de température et des observations faites sur des différents points que l’on a trouvé que l'intensité du magnétisme va en augmentant de l'équateur aux pôles.

Celte formule n’est point applicablé à la force qui fait osciller la même aiguille lorsqu'elle est verticale, comme dans le cas où elle se trouve dans un plan perpendiculaire au précédent , attendu que dans ce cas, comme dans celui d’une aiguille qui se meut horizontalement, la force qui produit les oscillations n’est qu’une partie des forces magnétiques du globe. Mais si l’on représente par N, N', N’ le nombre d’oscillations infiniment petiles qu'exécute une aiguille pendant le temps T, lorsqu’on l’observe dans la direction de l'inelinaison, dans la direction verticale et dans la direction horizontale, on a, en représentant par 9, g', g! les forces magnétiques qui agissent chacune dans ces directions,

N2SENN 10106 NAN EST UgES es NU) FES TU) POUN = er 9 et SÉRETR

Mais comme g et g" sont les composantes de la force g qui agit dans la direction de l'inclinaison , on a :

"=g sin, I, g'=g cos. I.

On en déduit, dans le cas de l'aiguille verticale, N° = =——;et N=—— pour H ?

le cas de l'aiguille horizontale.

La figure 177 représente une vue de cet instrument : il se compose d’une boîte portant à son entrée un pivot qui peut être élevé ou abaissé au moyen d’une vis. Une aiguille est destinée à être placée sur le pivot.

Une feuille mince de papier doublé d'une feuille de tale, ou de quelque autre substance légère et rigide, forme ce qu'on appelle la rose des vents; ces feuilles sont attachées ou collées à l'aiguille, pour se mouvoir avec elle. La rose est un cércle dont le centre est dans la verticale du pivot, et dont la circonférence porte à la fois £des divisions en degrés et les signes des vents.

pp' sont deux pinnules, la première-ayant une fente étroite, et la seconde une large fente, au milieu de laquelle on suspend un petit fil à plomb. M est un miroir à faces bien parallèles, incliné de 55, dont le plan coupe celui de la pinnule p suivant le bord supérieur, et ayant à peu près la largeur de la pinnule oculaire p. La petite bande du miroir qui correspond à la fente de cette pinnule est désétamée dans sa partie supérieure seulement, afin que l’observateur puisse, au travers de la glace, viser au fil de la pinnule p”.

Au moyen des deux pinnules, on vise à un astre ou à un objet situé dans l'horizon, ou élevé de 15 ou 20°. En même temps, on voit par réflexion sur le miroir une portion de la ligne de foi qui est peinte en noir sur le bord intérieur de la boîte, et la division de la rose qui se trouve vis-à-vis de la ligne de foi, c’est-à-dire dans le plan vertical du pivot et des fentes des pinnules. De cette manière, on connaît d’un seul coup d’œil l’angle de l'aiguille ou du méridien magnétique avec le plan vertical de l’astre ou de l’objet. Il 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 P, sur un pied où elle peut tourner librement. Un cerele fixe CC! est porté sur cette traverse: un cercle intérieur ce’ repose sur le premier, et tourne sur l’axe 77’; enfin la boite elle-même est portée par ce cercle mobile, et tourne sur lui au moyen de l'axe xæ° qui est perpendiculaire à rr', C’est par ces deux mouvements rectangulaires que la boîte conserve son horizontalité ; ils constituent ce qu’on appelle la suspension de Cardan.

Nous devons mentionner la construction des boussoles marines, connues sous le nom de boussoles de Napier, et dans lesquelles un style mu par un mouvement d’horlogerie, depuis le centre jusqu’à la circonférence de la rose des vents, trace constamment la position de l'aiguille par rapport à un point fixe. On peut connaître ainsi à chaque instant la marche d’un navire par rapport à la position de Paiguille aimantée.

Méthodes employées pour se préserver de l’allération locale des vaisseauæ. En 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 à la température ont déjà été exposés dans le livre IX°, page 34; il n'en sera plus question ici; nous ne parlerons que de la seconde ause perturbatrice, celle qui est relative à l'attraction locale des aisseaux à bord desquels on fait des observations.

Le capitaine Duperrey, avant le départ pour son voyage de circumnavigation pendant les années 18922, 1823, 1824 et 1825, avait combattu avec grand succès, lors de l'armement de la corvette la Coquille qu'il devait commander, l'influence produite sur l’aiguille aimantée par les masses métalliques qui se trouvaient à bord. Les canons de 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 ou 4 mètres. Avec ces dispositions, l’expérience prouva que l’on pouvait négliger l’influence des fers du navire sur Paiguille aimantée.

On doit à M. Barlow l'indication d’un procédé précis pour corriger les effets de l’aftraction locale. Ce physicien est parti du principe incontestable que les diverses-masses de fer qui se trouvent à bord des bätiments 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 même 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 un 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, comme conséquence, que la plaque et les masses ferrugineuses perturbatrices 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.

Cette plaque se compose de deux autres plaques de fer épaisses, vissées l’une sur Pautre, et d’un disque de bois interposé, destiné à accroître légèrement l’épaisseur, sans en augmenter beaucoup le poids. Par ce moyen, on combine le pouvoir énergique d’une des plaques avec une faible partie du pouvoir de l’autre; ce qui met à même d’obtenir une attraction plus uniforme. M. Barlow ne pense pas cependant que la double plaque soit nécessaire quand on fait usage de fer pesant 292 grammes par décimètre carré ; mais, avec une plaque de fer de 146 grammes par décimètre carré, l'expérience 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 une bobèche en cuivre, munie d’une vis extérieure; un écrou de cuivre, de 0,027 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 plus intime, on visse les plaques près de leurs bords , au moyen de plusieurs petites vis de fer.

Pour déterminer la situation la plus convenable où la plaque doit être placée dans le vaisseau, on commence par poser sur le rivage une boîté ou un morceau de bois n’ayant pas de fer; on le perce de plusieurs trous, à 0",20, 0w,21, etc., 0",29 de la partie 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 fixe sur la partie supérieure de la boîte cu de la pièce de bois, on tourne cette dernière, au moyen de la tige, successivement vers plusieurs points de l’horizon; puis on opère avec ou sans la plaque pour déterminer son pouvoir d'attraction. Si les résultats ainsi obtenus s’accordent avec ceux qu’on a observés à bord, on a alors la position droite de la plaque. Quand cette 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 suffit de quelques essais pour obtenir avec la plaque la même attraction que celle qui est observée dans le vaisseau. Après quoi on mesure avec soin la distance de la plaque à la verticale passant par le pivot de l’aiguille, et la-distance verticale au-dessous du limbe; puis on fait un trou, et l’on introduit une tige dans une des parties du trépied employé pour la boussole azimutale à 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 au S. E., S. O., N.E., N. O., N. 0., N. S.; et si les moyennes des résultats obtenus en ces différents points dans le vaisseau et avec la plaque sur le rivage s’accordent ensemble, les autres erreurs seront très-faibles. M. Barlow conseille de se servir d’une plaque déjà corrigée, c’est-à-dire d’une plaque dont on a reconnu Pattraction à plusieurs distances et dans plusieurs positions. On forme, à cet effet, un tableau dans lequel se trouvent consignés les résulats de Pexpérience.

Il ne suffit pas de se garantir dans les observations magnétiques de l'attraction locale, il faut soustraire aussi la marche du chronomètre à influence des masses de fer qui sont à bord.

M. Fisher paraît être le premier qui aït cherché à montrer qu’en général la marche des chronomètres recevait une action des masses de fer voisines. M. Barlow attribua cet effet à ce que le ressort ou quelque partie du balancier devenait magnétique : dès lors il était facile de concevoir comment des masses de fer exerçaient une action telle sur ces diverses pièces, que la marche du chronomètre devaitêtre accélérée ou retardée suivant la position de ce dernier par rapport aux masses de fer qui se: trouvaient à bord des vaisseaux.

En partant de l’opinion de M. Barlow, que le balancier d’un chronomètre, ou an moins son ressort, soit susceptible d’acquérir la polarité magnétique, ce balancier doit tendre à prendreune 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’oscillations à celui qu’elle exécuterait pendant le même temps hors de la portée de la force attractive (*).

M. Barlow a commencé par constater la durée de quatrèé oscillations d’une petite aiguille en présence d’une bombe de 0,46 de diamètre, pesant 224%:,688 et à 0®,46 de distance de son centre. C’est ainsi que M. Barlow a été conduit à admettre, d’après diverses expériences, que la direction du balancier, par rapport au

(*) Trailé du magnétisme, p.158.

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fer, exerce la plus grande part sur les effets produits; qu'il y avait retard de 2” par jour, quand le point de 12 heures était tourné vers le midi, et seulement 0,7 quand il était placé à l'est; mais aussitôt que le chronomètre était replacé dans sa première position, le re: tard était de nouveau de 2”,1 par jour.

On voit par là qu’à bord d’un vaisseau on doit éloigner avec soin les chronomètres, comme les boussoles, du voisinage des masses de fer. :

M. Barlow conseille, pour déterminer la position la plus favorable au chronomètre, d'établir une boussole dans l'emplacement désigné, d'observer et de comparer la direction de l'aiguille avec celle de la boussole azimutale du pont, pendant que le navire subit différentes orientations ; quand la différence est trop considérable, il faut choisir un autre emplacement.

Les expériences faites avec la-plaque du fer montrent que le pouvoir du fer pour troubler la marche du chronomètre réside, comme pour la boussole, sur la surface, et, comme on connaît généralement la distance et la direction que doit avoir cette plaque, afin que son pouvoir puisse être égal à l’action moyenne du fer du vaisseau , On à un moyen prompt de s'assurer, avant d'envoyer un chronomètre 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.

MAGNÉTOMÈTRES.

Magnétomètre unifilaire de déclinaison, ou déclinomètre. Les magnétomètres destinés à observer les trois éléments de la force magnétique du globe dans le système de M. Gauss sont au nombre de trois : le magnétomètre de déclinaison, pour observer la déclinaison absolue, l'intensité absolue, et les variations de la déclinaison; le magnétomètre bifilaire pour observer l'intensité de la composante horizontale et le magnétomètre pour la force verticale , ou le magnétomètre-balance ; nous allons les décrire successivement.

Le magnétomètre de déclinaison est composé des parties suivantes : d’un barreau aimanté, de son étrier, du cercle de torsion, du porteur, et de sa vis, du fil de suspension formé 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’arrêt, de la règle de déviation , de la règle de supports et de poids; les figures 7, 8, 9,40,

11, 42,13,14, 15, 46, planche V®, représentent toutes ces parties en plans et coupes,

On voit dans la figure 7 le porteur, sa vis et le fil, vus de l’ouest; aa est une planche fixée au plafond ; 4b, deux tringles de bois fixées sur cette planche, et dans lesquelles un châssis 44 peut être mù de l'est à l’ouest; deux liteaux en saillie ce supportent ce dernier; deux porte-vis en cuivre jaune ce sont fixés au plancher au moyen de vis, etc.

La figure 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 la figure , de se rendre compte des diverses parties qui y sont représentées.

La figure 9 représente. la partie oscillante du magnétomètre, vue de l’ouest; elle est formée de deux crochets aa; on attache à l’une des deux goupilles qui prennent sous les deux crochets, et par son extrémité inférieure, le fil g.

bb est un cercle de torsion sur lequel repose l’étrier cec;

dd, barreau aimanté;

ee, porte-miroir, avec deux cadres ff, hh;

kk, deux sergents destinés à maintenir le miroir.

Toutes les parties de l’instrument sont exécutées en cuivre jaune, très-mince , afin de ne pas trop augmenter le moment d'inertie du magnétomètre. Le fil qui supporte l’étrier est fixé à une goupille qui passe sous les crochets «a; on peut ainsi enlever l’étrier sans détacher le fil.

bb, ou le cercle de torsion, est muni d’un pivot vertical, dont Pextrémité supérieure porte les crochets aa. Ce pivot est entouré 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.

ee est la gaine du porte-miroir, dans laquelle entre le barreau aimanté, sur lequel le porte-miroir est maintenu au moyen de vis.

[f est un cadre tournant autour d’un axe vertical ; ce cadre est fixé au moyen d'une vis de pression et d’une vis à demeure.

Au cadre s est uni un second cadre ff, se mouvant autour d’un

- axe horizontal 2h ; à ce second cadre sont ajustés les trois sergents

destinés à maintenir le miroir: dans la figure, on ne voit que deux sergents 4%’; le troisième est couvert par le second sergent en #'.

La figure 10 représente toutes les parties du porte-miroir vues du sud.

La figure 41 représente l’étrier du cercle de torsion , le barreau aimanté, et le porte-miroir vus par en haut. Au centre du cercle de torsion , on aperçoit l'extrémité du pivot qui traverse l’alidade et le double crochet, avec les trois pivots destinés à recevoir les extrémités de la goupille attachées au fil qui y est fixé.

Dans la figure 12, on aperçoit toutes les parties de létrier vues du sud.

Le barreau en bois qui se trouve placé dans l’étrier , et dont la longueur dépasse 700 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. Elle est munie de G pointes sur lesquelles les deux poids peuvent être placés à trois distances différentes ; les deux pointes les plus près du centre sont éloignées l’une de Pautre de 100 millimètres ; les deux suivantes sont à une distance de 400, et les deux pointes les plus extrêmes, à 700 millimètres.

Les figures 13, 14 et 15 représentent de profil et des deux faces la goupille à laquelle est attaché le fil. La figure 13 nous montre la goupille avec les deux pointes destinées à être reçues dans les deux trous de ce pivot pratiqués sous les crochets du cercle de torsion, ainsi que le ressort destiné à maintenir la goupille lorsque l’étrier sera enlevé ainsi que le fil qui le supporte.

La figure 14 montre l’ouverture étroite par laquelle le fil doit passer et être contenu.

La figure 45 laisse apercevoir une ouverture ovale au centre de laquelle passe, en travers, une autre petite goupille, à laquelle le fil est attaché, et qui est maintenue par son extrémité inférieure formant un nœud à collet.

La figure 16 est le modèle de l'échelle qui doit être réfléchie dans le théodolite, et dont l’image est observée dans le miroir, à l’aide de cet instrument.

Après avoir fait connaître avec détails toutes les parties dont se compose le magnétomètre , nous allons indiquer les rapports qui existent entre elles, ainsi que plusieurs particularités relatives à leur usage.

Nous avons dit précédemment que le miroir devait être fixé solidement à l’extrémité du barreau tournée du côté du télescope, de manière à n'éprouver aucun dérangement 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 Faxe magnétique.

Le porte-miroir est représenté figure 10; sa douille est assujettie 4 au barreau au moyen d’une vis ; en tournant celle-ci, le miroir peut a être mû autour de deux axes rectangulaires et placé dans la posi- ; tion convenable. Quant au porteur, à sa vis et au fil de suspension, {| nous nous bornerons à dire que ce fil est formé de 200 fils 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’in- | | fluence du courant d'air. Pour reconnaître si le fil est sans torsion | quand le barreau est revenu à sa position d'équilibre , il faut placer h | dans Pétrier, à la place du barreau, une lame de laiton de longueur | et de largeur égales, et à peu près du même poids que lui : cette | lame accessoire, dans laquelle on place une petite aiguille aimantée, | j pour diminuer la durée des oscillations, est munie, de même que (1h le barreau aimanté, d’un miroir et d’un porte-miroir : dans les me- | sures de l'intensité, on emploie une deuxième lame secondaire absolument semblable. La petite aiguille aimantée doit avoir son axe magnétique placé dans la même position où se trouvait celui du barreau principal. 1}

Il est nécessaire, pour faire promptement et avec exactitude les | observations, de pouvoir modérer à volonté les oscillations ; on y parvient au moyen de la règle d’arrêt, laquelle est tout simplement l un barreau aimanté, de même longueur et de même largeur que le barreau principal, mais d’un poids quatre fois moindre.

Le magnétomètre dont nous venons de donner la description est destiné, ainsi qu’on l’a dit, 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 de déterminer immédiatement sa position dans l’état de repos, comme on le fait avec les‘aiguilles des boussoles, qui n’ont pas , à beaucoup près, autant de sensibilité. On ne doit donc pas s’attacher à chercher il la position que le barreau occupe au moment de l'expérience, mais bien celle qu’il aurait s’il se trouvait exactement dans le méridien magnétique. On ne peut y parvenir qu’en remplaçant les observations immédiates par des observations indirectes qui n’exigent pas NE un repos complet.

La première méthode consiste à observer l’aiguille aimantée ou le barreau quand elle oscille, de manière à remarquer sur l’échelle deux positions successives et extrêmes, un maximum et un mini-

PE

mum; puis à prendre la moyenne, qui donne la position cherchée. Ce procédé néanmoins a besoin d’être modifié lorsque les oscillitions ont une étendue considérable, attendu que, dans cé cas, 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 déterminer la 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 à deux instants qui diffèrent 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 instants puissent tomber. Ce principe serait vrai, si des causes extérieures , telles que la résistance de Pair et autres ne 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 la 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 Pinstant T, il suffira, quand Paiguille ne fera plus que de très-petites oscillations, d'observer les positions réelles qu’elle occupe dans les instants T — 14, et THE, etc., é 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, de faire d’autres déterminations semblables en nombre égal, à des intervalles égaux, quelques instants avant et quelques instants après é. Si lon 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 cette période {; résultat beaucoup plus certain que ne le serait la simple détermination pour # luimême. Pour y parvenir, on a une méthode très-simple; elle consiste, lorsque le résultat définitif devra être basé sur cinq résultats partiels , à annoter la position réelle de l'aiguille aimantée pour les six périodes suivantes : :

Tmsts Tedt, Thé, Thé, Thé, THB.

KISt

MAGNETISMNE TERRESTRE. 111

Si l’on représente ensuite les positions annotées par «à, b, e,d,e, 1, ; (ab) sera le résultat valable pour la période T—92}; de même +(b—+c), 3(c+d), ;(d+e), (04) répondront aux périodes T—t,T,T+1, T-4921/; et le terme de ces résultats partiels, ou la 5° partie de leur somme totale, devra être considéré comme le résultat général corrigé pour la période T!

Magnétomètre bifilaire. Cet appareil est destiné à donner l’intensité de la composante horizontale. Le principe sur lequel repose sa construction-est le même que celui qui a guidé M. Harris pour construire l’appareil décrit tome I*°, page 24 : lorsqu'un corps, d’une forme quelconque, suspendu à déux fils dont les parties ont de la cohérence, est soumis à l’action de la gravité, les conditions de son équilibre peuvent être exprimées de la manière suivante : La ligne verticale qui passe par le centre de gravité du corps doit être parallèle aux deux fils et siluée dans leur plan.

Pour fixer les idées, supposons que les deux fils aient une longueur égale, que leurs points d'attache supérieurs soient à la même hauteur, et que leur distance soit égale dans tout leur trajet; supposons enfin que les points d’atftache inférieurs forment, avec le centre de gravité du corps, un triangle isocèle : lorsqu'il y aura équilibre dans le système, les deux fils auront une direction verticale, et une ligne verticale intermédiaire pourra être supposée passer par le centre de gravité.

Si maintenant, au moyen d'une torsion imprimée au système, autour de cette ligne verticale fictive, on dévie le corps de sa position d'équilibre, les deux fils 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 la verticale, avec un moment de torsion que l’on peut considérer comme sensiblement proportionnel au sinus de l’angle de déviation, et qui est le plus grand possible, par conséquent, quand la déviation est de 90°. Ce maximum de moment de torsion est précisément celui que M. Gauss considère dans ses observations 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 et du poids du corps;

on lui a donné le nom de force de direction.

L’intensité de cette force (la force de direction) dépend : 4° de la longueur des fils ; 2° de leur distance ; 3 du poids du corps.

Elle est en raison inverse de la longueur des fils, en raison di-

recte de leur distance et du poids du corps. Dans le cas où les suppositions d’où l’on est parti ne seraient pas exactes, Pexpression 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 trois cas : les deux positions du corps dans lesquelles il serait en équilibre, sous l’action de chacune de ces forces séparément, peuvent coïncider, être opposées, ou bien former un angle. Il est bien évident que la différence de ces trois cas dépend du rapport des deux angles formés, d’une part, par la ligne droite qui passe par les deux points d’attache 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 aimanté, 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. M. Gauss appelle ces trois positions : naturelle, inverse et transversale.

Dans la situation naturelle, la position d'équilibre de l’appareil, dépendant du mode de suspension, 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 somme des deux directions. Ê

Dans le second cas, l'équilibre a encore lieu, mais il n’est stable que lorsque la force directrice terrestre se trouve être plus petite que la force de direction qui dépend du-mode de suspension.

Enfin, dans le troisième cas, où les deux forces directrices forment entre elles un angle, l'action simultanée des deux forces engendre une position moyenne où ni le barreau ne se trouve dans le méridien, ni une ligne droite tirée par les points d’attache inférieurs des fils ne se retrouve parallèle à la droite qui passe par les points d’attache supérieurs.

L'appareil offrant les moyens de mesurer les angles entre les trois positions en question, le rapport des deux forces directrices composantes peut êlre calculé, et l’on peut-obtenir par conséquent une mesure absolue de la force directrice du magnétisme terrestre.

Il est, du reste, très-avantageux de placer le barreau magnétique, relativement aux autres parties de l'appareil, de manière que, dans la position moyenne d'équilibre, il forme avec le méridien

MAGNÉTISME TERRESTRE, 113 magnétique un angle à peu près droit. Dans ce cas, la position transversale sera la plus favorable.

Les figures 17, 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 principale, est l'étrier E,E, E, E; la seconde, les fils de suspension / f, et la troisième, le porteur PP fixé au plafond et qui supporte les deux fils.

L’étrier est composé des mêmes parties qui, dans le magnétomètre unifilaire, étaient partagées entre l’étrier, le plafond et les extrémités du barreau.

La figure 17 représente l'instrument d’une grandeur réduite de moitié de celle qui est nécessaire pour un barreau de 19; cette figure est une coupe suivant AB. On y distingue les parties suivantes susceptibles de mouvement circulaire.

Le cadre CG du miroir M est adapté à un tube TT qui tourne sur un axe vertical aa, tandis que le reste de l'instrument conserve sa position ; l’axe vertical aa du miroir, et l’alidade a'a' de ce dernier, sont adaptés au plan du cercle sur lequel sont attachés les fils de suspension, et au-dessous se trouvent l’étrier et son alidade ; le tour de Pétrier 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 figures 17 et 19, et n’a pas besoin d’explication; on ne l’emploie que pour tourner l’axe du miroir du côté 2 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 la pièce sans qu’il soit besoin d’autre moyen de mesure. Une vis » sert à fixer le cylindre sur Paxe.

Le miroir M, sa tige aa, son alidade a'a', faisant corps (fig. 20), composent la seconde pièce tournante; ces trois pièces tournent ensemble dans la boîte du cercle DD.

L'angle de rotation peut être mesuré au moyen de l’alidade du pivot qui est recourbé à ses deux extrémités, auxquelles sont fixés deux nonius NN (fig. 18) reposant sur le plan du cercle. Une vis de pression v (fig. 47 et 20) serre la pièce contre le plan du cercle et arrête tout mouvement.

Cette seconde pièce, au besoin, pourrait suffire; mais l’usage montre qu'il est quelquefois besoin de se servir de la première. La

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troisième pièce tournante est composée de l’étrier avec son alidade ; elle repose sur le cercle, comme on le voit figures 18 et 19.

Deux forces sont en présence : la force de direction des fils, qui agit immédiatement sur le cercle auquel sont fixées les vis de suspension des fils V V, et la force directrice du magnétisme terrestre, qui agit en même temps sur l’étrier dans lequel se trouve le barreau aimanté. Dans le cas où les 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 agissantes.

L'appareil est disposé pour que l’on puisse mesurer avec une grande exactitude l'angle de rotation dont dépend l'angle que forment entre elles les deux forces de 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 but, l’alidade de l’étrier est munie de deux nonius. Le cercle a donc deux systèmes d’alidade ayant chacun deux nonius qui doivent servir indépendamment Pun de l’autre; mais, pour éviter qu’ils ne se rencontrent, l’une des alidades est placée au-dessus, l’autre au-dessous du cercle. Les nonius de l’alidade supérieure touchent les divisions intérieures du cercle, tandis que les autres, comme le montre la figure, touchent les divisions extérieures. :

Les chiffres appartenant à la division du cercle ne pouvant servir pour les deux, attendu qu'ils sont nécessairement recouverts par les nonius de lun ou l’autre système d’alidade, on remédie à cet inconvénient en plaçant les chiffres tour à tour en dedans et en dehors (fig. 18).

La quatrième pièce à mouvement de rotation est celle qui concerne les deux bouts de fils tournant autour de l'axe aa. Ce mouvement s'obtient au moyen du porteur qui est placé au plafond. Cette 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 Gættingue, le barreau aimanté qui fait par-

tie de appareil pèse 19*F, et est fortement aimanté. M. Gauss pense qu’il faut employer des aimants plus forts dans cet appareil que dans le magnétomètre unifilaire.

A l’aide de cet appareil, le barreau aimanté étant placé dans un plan perpendiculaire au méridien magnétique, on cherche, d’après les principes de la mécanique, l'évaluation de la puissance magnétique de la composante horizontale, Nous renvoyons; pour les détails, au Trailé de magnétisme terrestre.

Magnétomètre pour la force verticale, où magnétomètlre-balance, «L’instrument employé à déterminer les changements de la composante verticale de la force magnétique est une aiguille magnétique reposant sur des plans d’agate à l'aide de couteaux , et amenée au moyen de contre-poids dans la position horizontale. Par les changements de position de cette aiguille, on peut conclure les changements de la force verticale, lorsqu'on connait l’inclinaison moyenne au lieu de l’observation , azimut du plan dans lequel se meut Paiguille, et l'angle que fait, avec axe magnétique, la ligne unissant le centre de gravité et le centre de mouvement. Cependant, comme la détermination de cette constante exige des additions considérables à l'appareil, te plan adopté à été d'adapter l'aiguille de manière à ce que l'angle en question soit nul (”).

L’aiguille magnétique a 133 centimètres de long. Elle porte à chaque extrémité des fils croisés ; attachés au moyen d’un petit anneau de cuivre. L’axe de laiguille a, d’une part, la forme d’un tranchant de couteau, et, de l’autre, celle d’une portion de cylindre ayant le tranchant pour son axe, et ce tranchant devant passer, au< tant que possible, par le centre de gravité de l'instrument non chargé.

La position de l'aiguille, à un instant donné, s’observe au moyen de deux microscopes à micromètre, placés à chaque extrémité.

Outre ces parties, l'appareil est pourvu d’un barreau de cuivre de même longueur que l’aimant (muni, comme lui; de fils croisés aux extrémités, et de supports en lames de couteau ), afin de déterminer les points zéro du micromètre,

(*) Le centre de gravité étant amené ainsi an même point que l'axe magüétique, les changements de Ja force verticale sont en rapport avec les changements de position de l’aiguille par la formule :

ôF F = 08. & cofan. 0 dé ; dé représentant le chañgement de l'angle eh parties du raÿon, à l'azimüt du plan où se meut l'aiguille, et 6 l'inclinaison,

Appareils enregistreurs. 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. Broocke , et qui ne sont autres que les trois magnétomètres 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 à chaque instant les positions des barreaux aimantés, et par conséquent les variations de l'intensité magnétique. Voici, du reste, leur description sommaire :

Les magnétomètres unifilaires et bifilaires tracent leurs indications sur le même papier photographique.

Fig. 178.

Le magnétomètre de déclinaison A consiste essentiellement en un barreau aimanté ab, suspendu par un faisceau de fils de soie sans torsion ; la plate-forme P, à travers laquelle passe le fil de suspension , est supportée par huit tubes de cuivre fixés aux quatre coins d'une table de marbre; cette table de marbre est elle-même établie sur des piliers en maçonnerie, et l’appareïl possède ainsi une grande solidité. Un miroir plan #, et un miroir concave métallique M, sont fixés à l'appareil 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 papier sensible de l'appareil enregistreur dont nous parlerons plus loin, lPimage d’une petite fente pratiquée dans la cheminée d’un bec de gaz ou d’une lampe D.

Le magnétomètre bifilaire B, ou magnétomètre donnant la mesure de la force horizontale, consiste en un barreau aimanté sus-

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 zine 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 fixés aux tubes de zinc. Quand la température s'élève, les crochets sont rapprochés l’un de l'autre d’une quantité égale à la différence de dilatation entre le verre etle zinc à partir des anneaux, et la force de torsion est diminuée ; la position des anneaux est telle que la diminution de force de torsion est égale à la diminution de magnétisme dans l’aimant quand la température s'élève, ef vice versé quand la température s’abaise.

Les barreaux aimantés et leurs accessoires sont placés sous une cage de verre qui n'a pas été figurée dans le dessin du magnétomètre bifilaire, pour éviter la confusion. Les fils de suspension sont également entourés d’un tube de verre.

Le barreau aimanté du déclinomètre est placé dans le plan du méridien magnétique; celui du magnétomètre bifilaire, dans un plan perpendiculaire.

L'appareil enregistreur C seft à la fois au déclinomètre et au magnétomètre. Il est placé entre ces deux apparëéils; 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’ensemble de ces cylindres reçoit un mouvement de rotation à l’aide d'un mouvement d’horlogerie placé en H. Les diverses positions du point tracé par la lumière, combinées avec le mouvement vertical du papier, donnent une courbe magnétique # ou w' que Von fixe, une fois l’expérience terminée, par les procédés photographiques ordinaires. Un troisième bec de gaz E est adapté à lappareil enregistreur; il trace sur le papier (à l’aide d’un petit prisme réflecteur r, placé sur uné lame noircie qui recouvre le cylindre) une ligne servant de base; les distances des différents points de la courbe à cette ligne conduisent à la détermination des variations magnétiques.

Le déclinomètre écrit ses indications sur un côté des cylindres, le magnétomètre sur l’autre côté; ils ont chacun leur bec de gaz à