CHAPITRE IV

Causes des phénomènes magnétiques terrestres,

Magnétisme des roches. La terre se comporte comme un aimant, puisqu'elle est pourvue de deux pôles. D’où peut provenir cette puissance magnétique et cette polarité? Cest ce dont nous allons nous occuper dans ce chapitre.

Il existe dans la terre du protoxyde de fer qui est magnétique et doué de la polarité , mais non en quantité suffisante pour constituer la propriété que nous lui reconnaissons. On connaît cependant des localités où la polarité magnétique se manifeste par suite de la présence de cette substance.

Nous rapportons les observations que M. de Humboldt a faites à ce sujet sur le magnétisme polaire d’une montagne schisteuse et de sérpentine. Le Heidelberg, près de Zell, s'élève au milieu d’un vaste plateau à la pente nord-ouest du Fichtelgebirge; la montagne est dirigée du sud-ouest au nord-est, comme celles des roches primitives et intermédiaires de ces contrées. Elle appartient au groupe des serpentines enclavées dans les schistes chloriteux et amphiboliques. Dans là chlorite, les parcelles de fer oxydulé sont visibles à l'œil nu, tandis que dans les autres roches on découvre ce composé en puülvérisant la masse et en la remuant avec un barreau aimanté. Les strates de toutes ces roches sont parallèles à Paxe longitudinal de la montagne, qui agit à 6 ou à 7 mètres de distance sur les boussoles de mineur.

On à cru observer que les roches du Heïdelberg qui ont le plus de magnétisme polaire sont aussi celles dont la pesanteur spécifique est la plus grande.

Ce qu'il y a de remarquable dans le magnétisme de cette montagne, c’est la distribution et le parallélisme de ses axes magnétiques. M. de Humboldt a observé que les pôles nord sont tous situés à la pente sud-est, et les pôles sud à la pente nord-ouest; de sorte que

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les pôles homonymes occupent une même pente. Le parallélisme des axes, est constant à l'extrémité nord-est et dans son centre, mais il est peu sensible à l'extrémité sud-ouest, où les roches chloriteuses, amphiboliques et talqueuses passent à la vraie serpentine. Les points d’indifférence sont placés aux extrémités nord-ouest et sud-ouest de la montagne, c’est-à-dire aux extrémités de l’axe longitudinal du Heidelberg, ou selon la ligne qui déterrhine la direction des couches. Les axes magnétiques sont perpendiculaires à la direction de celles-ci.

M. Lichtenberg a énoncé les conjectures que ces axes peuvent bien être l'effet de tremblements de terre qui, dans les grandes catastrophes de notre planète, ont agi longtemps dans une même direcüon. M. de Humboldt a cru voir changer en effet une seule fois, dans l'Amérique méridionale , l'inclinaison magnétique à la suite d’un tremblement de terre, L'intensité des forces était restée la même.

Il serait à désirer que l’on pût savoir si la direction de laxe magnétique est constante, ou si elle change avec la direëtion du méridien magnétique de la contrée voisine.

Le magnétisme polaire de ces roches qui renferment quelques parcelles de fer oxydulé est souvent bien plus puissant que le magnétisme polaire de ces grandes masses de fer oxydulé qui forment des couches dans les montagnes primitives, et qui ne sont point en contact avec l'atmosphère ou rapprochées de la surface du globe.

M. de Humboldt a trouvé près de Voïisaco, entre Almagner et Pasto, à 2,090 mètres de hauteur au-dessus de la mer, une roche de porphyre trachitique, qui offrait en petit presque les mêmes phénomènes que la montagne magnétique de Franconie, sur la pente orientale de Chimborazo, MM. de Humboldt et Bonpland ont trouvé aussi un groupe de porphyre trachitique en colonnes pentagones, dont le magnétisme polaire agit à 1 mètre de distance.

Ces exemples prouvent que, dans les observations relatives au magnétisme terrestre, il serait peut-être essentiel d’expérimenter sur le magnétisme des roches qui constituent le pays où l’on est, ou du moins de déterminer jusqu'à quel point son action diminue l'amplitude des oscillations de Paiguille aimantée sans changer leur nombre. Il ne serait pas impossible que les actions de ce genre fussent produites en Auvergne dans le voisinage des formations stéaschiteuses, où l’on dit que la boussole éprouve quelquefois des déviations qui contrarient les opérations géodésiques.

Hypothèses sur l'origine du magnétisme terrestre. On a fait jusqu'ici bien des hypothèses pour remonter à la cause du magnétisme terrestre. Gilbert est le premier qui ait supposé que la terre füt un aimant puissant dont l’axe coïncidait presque avec l’axe terrestre. D’après cette hypothèse, les deux pôles magnétiques seraient à peu de distance des pôles de la terre.

M. Hansteen a cherché à prouver, comme on l’a vu, qu'il devait y avoir un second pôle magnétique dans les régions boréales et.un autre dans les régions australes, sans lesquels on ne pouvait rendre compte de tous les phénomènes magnétiques observés. Il faudrait donc supposer, dans cette hypothèse, qu’un second aimant traversât le globe dans la direction d’un diamètre dont le pôle coïnciderait avec le pôle magnétique de Sibérie.

D’après une hypothèse de M. Barlow, dont il sera question ciaprès , le magnétisme de la terre ne serait pas celui d’un aimant, mais bien celui d’une sphère de fer qui a reçu le magnétisme par induction. Il existe une très-grande différence entre ces deux états magnétiques : dans les aimants ordinaires, les centres d’action ou pôles sont placés à peu de distance de leurs extrémités ; mais dans des masses de fer creuses ou solides, régulières ou non, les centres d'action coïncident toujours avec le centre d’action de la surface de la masse.

Quelles que soïent les bases d’où l’on parte pour expliquer ces phénomènes, on se demande comment il se fait que la terre soit magnétique. M. Hansteen admet qu'il faut en chercher l'origine dans le soleil , lequel posséderait un ou plusieurs axes magnétiques qui, en distribuant la force, occasionneraient une différence magnétique dans la terre, la lune et toutes les planètes dont la structure interne admet une différence semblable.

M. Biot a cherché à lier par le calcul toutes les observations relatives au magnétisme terrestre qui avaient été faites avant et pendant la période du voyage de M. Humboldt en Amérique, en considérant la terre comme un aimant, et prenant pour la distance des pôles une valeur indéterminée ; et partant du principe que le pouvoir de chacun de ces pôles variait en raison inverse du carré de la distance au point sur lequel ils agissaient, il obtint ainsi une expression générale de la direction de l'aiguille aimantée. En faisant varier la distance indéterminée, et comparant les résultats de l’expérience avec ceux du calcul, il trouva que plus les pôles étaient rapprochés, plus ces résultats s’accordaient ensemble, et que les er-

reurs ou plutôt les différences étaient réduites au minimum, quand les deux pôles se trouvaient infiniment près l’un de lautre , et à très-peu de distance du centre de la terre.

Il résulterait évidemment de là que la terre ne devrait pas être considérée comme un aïmant ordinaire dont les deux pôles se trouveraient à ses extrémités. Les lois que lon déduit de cette hypothèse s’accordent parfaitement avec celles d’un corps soumis à un magnétisme passager par influence, comme l’a prouvé M. Barlow ; mais il s’agissait de montrer quelle espèce de magnétisme on pouvait-communiquer à la terre pour lui faire produire tous les effets connus. É

La grande découverte d’OErsted, en faisant connaître un nouveau procédé d’aimantation, a fourni de nouvelles lumières pour avancer la théorie du magnétisme terrestre. En effet, aussitôt que M. Barlow en eut connaissance, il s’attacha à prouver que le magnétisme terrestre pourrait bien avoir une origine électrique, c’està-dire qu'il serait dù à Paction de courants électriques circulant autour du globe, comme Ampère l'avait précédemment supposé.

Ayant déjà prouvé que le pouvoir magnétique d’une sphère de fer réside seulement à sa surface, M. Barlow conçut l’idée de distribuer sur la surface d’un globe artificiel une série de courants électriques disposés de manière à ce que leur action tangentielle pût donner partout à laiguille une direction correspondante. L’expérience vint confirmer ses prévisions : ce globe produisit sur une aiguille aimantée, soustraite à l’influence terrestre et placée dans diverses positions, le même genre d'action que la terre lui imprimait dans des positions analogues.

Il est certain que le globe artificiel de M. Barlow reproduit avec une certaine exactitude tous les phénomènes magnétiques terrestres, mais ce n’est pas un motif pour admettre sans réserve l'hypothèse admise par ce physicien; on peut seulement en conclure qu’il est possible de représenter tous les phénomènes magnétiques terrestres sans recourir à l’aimantation par les moyens anciennement connus. M. Barlow fait remarquer, dans l'exposé qu'il a fait de ses expériences, qu’il résulte des lois obtenues par M. Biot que ni la position d'un seul aimant, ni l’arrangement de plusieurs aimants dans l’intérieur du globe, ne pourraient produire les mêmes phénomènes en rapport avec l'intensité de l'aiguille.

Nous avons indiqué, tome IT, page 168, les recherches qui ont

montré que le sol pouvait être considéré comme conducteur de Te AIT 11

l'électricité; mais nous avons dit également que les actions chimiques qui se produisent dans Ja terre ayant lieu dans toutes les directions, ne peuvent donner des courants dirigés dans le sens de l'équateur, de Pest à l’ouest, comme l’a supposé Ampère, et produisant les effets magnétiques que lon observe.

On a bien avancé que les courants pourraient avoir une origine calorifique , mais il est difficile de concevoir comment un flux calorifique allant de l'équateur aux pôles produirait des courants électriques dirigés perpendiculairement à cette direction.

D'un autre côté, nous avons vu, d’après les variations des éléments de la force magnétique du globe, que l’aiguille aimantée est soumise à l'influence de la période diurne. Ce résultat semblerait indiquer qu'il faut chercher ailleurs que dans la croûte solide du globe la cause des variations que l’on observe ; or, comme les recherches exposées dans ce volume , page 70, ont montré que Pair atmosphérique contient un principe magnétique, loxygène, et que l'action de l’atmosphère équivaut à une lame de fer qui aurait un peu plus de Ouw,1 d'épaisseur et qui couvrirait la surface totale du globe, il est possible que les variations continuelles de température et de prèssion qui se produisent dans l'atmosphère interviennent dans les variations ‘de la puissance magnétique du globe.

Mais, si cette cause intervient, elle ne peut expliquer le principe de la puissance magnétique du globe; il faut admettre, en outre, une action magnétique d'origine, et alors, en supposant une polarité à toutes les particules matérielles qui composent le globe, solides, liquides et gazeuses , on pourrait se rendre compte de Paimantation de la masse. Si cet effet n’a pas lieu, on doit avoir recours à l’influence du soleil : dans ce cas, des courants par induction pourraient se produire dans la croûte du globe, et en circulant, comme le supposait Ampère , donner lieu aux effets observés.

On voit donc que pour expliquer la cause du magnétisme du globe l’on manque réellement de données, et qu’on en est réduit à des hypothèses.