CHAPITRE

$ I. DcaerIptioD et théorie dei inttrumento.

Nous avons déjà parlé dans le premier volume* de la propriété que possèdent les aimants d’affecter une direction déterminée sous l’influence du globe terrestre ; nous avons même décrit quelques-uns des appareils au moyen desquels on parvient à déterminer cette direction, soit dans un plan vertical, soit dans un plan horizontal, c’est-à-dire la boussole d’inclinaison et celle de déclinaison. Maintenant nous sommes appelés à revenir sur la force elle -même qui produit cette direction, et qu’on a désignée sous le nom de magnê/isme terrestre; elle est un des modes de manifestation des sources naturelles de l’électricité, puisque le magnétisme lui-méme n’est qu’une forme particulière de l'électricité. Nous verrons en effet par l’étude que nous allons en faire que c’est bien du globe terrestre qu’émane la puissance qui agit sur les aimants placés à sa surface, et, après avoir cherché à analyser cette force dans ses différents éléments, nous essayerons d’en découvrir l’origine.

La force magnétique de notre globe se manifeste à sa surface par trois classes de phénomènes, savoir : la déclinaison de l’aiguille aimantée, son inclinaison, et Vintensitè avec laquelle la * force agit sur l’aiguille. Ainsi que nous l’avons déjà dit, la déclinaison est l'angle que forme avec la direction du méridien du lieu, la direction de l’aiguille aimantée placée sur un pivot vertical ou suspendue à l’aide d’un fil sans torsion de manière

' T ome I, paie 151.

MAOÉTISMF, TEHnESTftE. 201 t

à rc qu'elle se tienne horizontale. L'inclinaison est l'angle que forme avec l'horizon dans le méridien magnétique la direction d'une aiguille aimantée soutenue par son centre de gravité, autour duquel elle peut tourner librement dans un plan vertical. Ces trois éléments, la déclinaison, l'inclinaison et l'intensité, varient non-seulement d'un lieu à l'autre, mais dans un même lieu avec le temps; ils éprouvent même, dans l'intervalle des vingt-quatre heures qui constituent le jour, des variations fort petites il est vrai, mais cependant appréciables et soumises aune régularité remarquable; ils manifestent aussi quelquefois des variations irrégulières et accidentelles désignées sous le nom de perturbations, et dont l’existence est liée avec la présence de quelque phénomène naturel, tel en particuUer que celui de l’auroré boréale.

On comprend combien il importe pour l'élude du magnétisme terrestre, qui est lui-même une partie si essentielle de la physique terrestre, qu’on ail des appareils susceptibles de donner avec la plus grande précision possible la déclinaison, l'incUnaison et l'intensité, soit d'une manière absolue dans un instant et dans un lieu détermines, soit dans les variations qu’elles éprouvent d’un lieu à un autre, ou d’un moment à un autre dans un même lieu. Parmi les nombreux appareils qui ont été imaginés dans ce but, nous nous bornerons à décrire: 1“ ceux de Gambey, qui ont été longtemps employés à l’Observatoire de Paris et qui sont fondés sur les mêmes principes que les instruments usuels dont nous avons déjà parlé dans le premier volume, mais dans lesquels l'habile artiste français a introduit beaucoup de perfectionnements de détail ; 2° les appareils de Gauss désignés sous le nom de magnètomèlTes , et dont l'emploi a largement contribué aux progrès qu'a faits depuis quelques années l’étude du magnétisme terrestre; 3" enfin les appareils enregistreurs, qui ne présentent rien de nouveau quant au fond, mais qui sont construits de manière que les observations s'enregistrent elles-mêmes.

La boussole de déclinaison de Gambey (fig. 355) présente un cercle horizontal gradué qui repose sur un trépied à vis calantes et se trouve lié à une lunette de repère, au moyen de

202 RAPPORTS DE l'ÉLECTRICITB AVEC LES PHÉNOMtHES NATTRELS. laquelle on peut s’assurer, en visant une mire avant et après l'observation , que le limbe est resté flxe. L'axe du cercle est percé et reçoit un axe intérieur qui porte une alidade munie

Fig. 355.

de verniers et une plaque sur laquelle est fixée toute la partie mobile de l'appareil; celle-ci se compose de deux colonnes verticales réunies par une traverse à moitié environ de leur hauteur et portant à leur extrémité supérieure un axe horizontal, auquel est fixée une lunette. Un barreau aimanté prismatique ayant environ 0“o0 de long, muni à chacune de ses extrémités d’un anneau portant deux fils en croix, repose sur un étrier auquel est attaché un fil sans torsion enroulé par sa partie supérieure sur nn petit treuil que supporte la traverse fixée aux colonnes. Une botte qui met le barreau aimanté à l'abri des courants d’air est percée à chacune de ses extrémités de deux ouvertures, l'une permettant de viser la croisée des fils avec la lunette, l'autre destinée à éclairer ces mêmes fils. Enfin il n’est pas besoin d’ajouter que toutes les parties de l’appareil sont en cuivre rouge et qu'il nn doit pas s'y trouver la moindre parcelle de fer. Au moyen do cet instrument, on détermine l’angle

MAONÉTISME TERRESTRE. 203

que fait le plan verlicnl passant par l'axe magnétique du barreau en équilibre et le plan méridien du lieu, ou tout autre plan vertical dont on détermine l’azimut. En remplaçant d abord le barreau aimanté par un prisme de cuivn: parfaitement semblable, on s'assure, en visant ces réticules dans le microscope, que lorsque te ül est sans torsion, le plan vertical passant par l'axe optique du microscope contient l’axe du barreau. Un replace alors l’aimant dans l’étrier et on fait tourner toute la partie mobile de l’instrument jusiju’à ce que l’on voie coïncider avec le fil qui dans le microscope détermine son axe optique, le point de croisement des fils du barreau immobile et par conséquent en équilibre; à ce moment, le plan vertical passant par l’axe optique est le plan du méridien magnétiiiue, si nous admettons toutefois que l'axe magnétique du barreau est le méme'que son axe de figure. La même opération, répétée après avoir retourné l’aimant, donne rigoureusement le méridien magnétique; il ne reste plus maintenant qu’à mesurer l’angle dont il faut faire tourner le système mobile pour que ce même axe optique vienne passer soit par une étoile, soit par un objet dont on connaisse la position. Or, pour cela il faut que le ^nicroscope, tout eu conservant sou axe, se transforme en une lunette, et c'est dans ce but que son objectif est formé de deux parties différentes : l’une centrale, beaucoup plus convexe, formant à elle seule l’objectif du microscope; cl l’autre périphérique, plus aplatie, formant l’objectif d’une lunette astronomique. Un diaphragme qui couvre à volonté l’une ou l’autre de ces deux parties rend la lunette propre à l’usage qu’on en veut faire. Nous n’avons pas parlé des précautions qu’il faut prendre pour rendre l’inslrument horizontal, ni du nombre de fois qu’il convient de répéter l’observation pour en rendre le résultat le plus exact possible; il faut à cet égard appliquer les mêmes règles qui régissent l’usage des instruments d’astronomie.

Quand il s’agit, non plus d’observer la déclinaison absolue, mais les variations de la déclinaison, il faut un instrument un peu dillérenl dont voici la description. Deux colonnes fixes (tig. 3ü0) supportent un treuil autour duquel est enroulé le fil

20i nAPPORTS DE l’électricité avec les phénomènes naturels. qui porte le barreau aimanté ; ce barreau est terminé à chacune de ses extrémités par une plaque en ivoire sur laquelle est

Fig. 3j6.

tracée une division en quarts de millimètre symétriquement autour de son axe. Un microscope, mobile au moyen d’une vis de rappel le long d'une échelle sur laquelle est disposée une loupe pour faciliter les lectures, sert à observer la marche de chacune des extrémités du barreau; enfin, une boîte qui contient l'aimant et un cadre à glaces qui recouvre le fil, mettent l’appareil à l’abri des courants d’air. Pour se servir de cet instrument, après avoir nivelé le barreau et amené les fils intérieurs des microscopes en coïncidence avec l’axe, on mesure les

variations de la déclinaison, soit en comptant les divisions de l’échelle gravée sur la plaque d’ivoire, qui passent sous le fil du microscope, soit en tournant la vis de rappel du microscope, de manière à faire rester son réticule en coïncidence avec l’axe du barreau, et en lisant ensuite de combien on l’a avancé ou reculé.

La boussole d’inclinaison dont nous avons déjà donné une description abrégée dans notre premier volume', se compose (fig. 357] d'un

> Tome I, |Kige 167, figure 74,

lUGNiTISlIE nilRESTRE. 205

cercle horizontal divisé en demi-degrés et donnant la minute au moyen de verniers, sur lequel se meut une alidade fixée à une. plaque solide. Sur cette plaque s’élèvent deux colonnes qui supportent un double châssis et un cercle vertical; le châssis extérieur est fixe, tandis que le châssis intérieur est mobile autour d’une de ses extrémités, et sert à ramener, par le mouvement dont il est susceptible, le centre de l'aiguille en coïncidence avec le centre du cercle vertical. L’axe de l’aiguille passe dans deux entailles qui la soutiennent lorsqu’on n’observe pas, et ses pivots viennent s’appuyer sur des petits plans en agate ou en cristal de roche. Indiquons maintenant les précautions qu’il faut prendre pour la détermination de l'inclinaison, point important que nous n’avions pas traité, quand nous avons parlé dans le tome I" de la boussole d’inclinaison. On sait qu'il est très-rare de trouver une aiguille dont le centre de gravité coïncide parfaitement avec le centre de suspension , d'où il résulte que la direction que prend l'aiguille est la résultante des deux forces qui agissent sur elle, l’une le magnétisme terrestre et l’autre la pesanteur; c'est pour cela qu’il devient nécessaire de retourner les pôles de l’aiguille. Mais il faut bien remarquer que la moyenne des valeurs trouvées pour l’inclinaison avant et après le retournement des pôles, ne doit donner l’inclinaison vraie qu’aulant que la distribution de la force magnéti(|ue dans l’aiguille est parfaitement symétrique et n’est point altérée par le renversement des pôles; or c’est ce qui n’a pas toujours lieu, surtout quand l’aiguille dont on se sert est nouvelle, en sorte qu’il serait plus prudent, avant de remettre l’aiguille en expérience, de la faire osciller pour s’assurer que sa force magnétique est restée la même. Une seconde cause d’erreur est la non coïncidence de l’axe magnélicpie avec l’axe de figure de l’aiguille; on en lient compte en retournant l’aiguille sur ses tourillons avant et après le renversement des pôles, en sorte qu’une observation d’inclinaison exige, -uivant celte méthode, quatre mesures d’angles. Mais pour (|ue la moyenne de ces quatre observations soit exacte, il faut admettre que lediamètre du cercle divisé, qui passe par la division W0“, est vertical ; s’il

206 RAPPORTS DE l’ÉI.ECTRICITÉ AVEC LES PRÉNOMÈNES NATURELS, en élail aulrement, l’angle compris entre la verticale et ce diamètre donnerait une erreur sur le résultat observé; il importe d'éliminer cette erreur, et le moyen le plus sûr d’y parvenir est d’opérer chaque fois le retournement de tout l’instrument qui doit être mobile autour d’un axe vertical, et muni de niveaux permellant de s’assurer que cet axe reste vertical pendant le retournement. L’observation complète de l’inclinaison SC compose ainsi de huit observations au lieu de quatre.

L’inleusilé est celui desélémentsdu magnétisme terrestredont la délermiualion présente les plus grandes difUcullés. En effet, la valeur de la force directrice qui agit sur une aiguille et qui peut être mesurée par divei'S procédés, ne dépend pas seulement de l’intensité du magnétisme terrestre, mais aussi de l’état magnétique de l’aiguille elle-même, il en résulte que la détermination de celle force directrice sur une même aiguille en différents points du globe, ne pourra faire connaître les intensités relatives du magnétisme terrestre en ces différents lieux, qu’autanl que l’étal magnétique de cette aiguille sera resté invariable durant tout le cours de ces observations, ce qui est très-rare, ou qu’on pourra connaître la manière dont il a varié, ce qui est extrêmement diflicile. On comprend donc l’imporlance qu’il y avait à pouvoir mesurer d’une manière absolue l’intensité magnétique, indépendamment des aiguilles qui serviraient à cette détermination. Poisson avait déjà appliqué le calcul à celle question, et résolu le problème en indiquant une méthode à suivre fondée sur l’emploi simultané de deux aiguilles ; mais c’est Gauss qui, le premier, en suivant une marche analogue, a rendu pratique une conception qui, jusqu’à lui, avait paru purement spéculative ‘. Nous reviendrons sur l’application de cette méthode, et, en général, sur le mode à suivre pour se mettre à l’abri de la cause d’erreur que nous venons de signaler; mais auparavant il nous faut décrire les procédés mêmes au moyen desquels on mesure la force directrice du magnétisme terrestre.

Jusqu’à l’inveuliou du magnétomèlre bifilaire au moyen

' Voyez la note Oaalc A, pour le dcveloppement de celle méthode.

MAGlfÉT18Mr. TEHRESTRE. M7

duquel Gauss a pu la déterminer a^vec une extrême précision, comme nous le verrons plus loin, en fonction d’une résistance étrangère qui maintient un barreau aimanté hors de sa position d’équilibre, la seule méthode connue consistait à faire osciller une aiguille aimantée. C'est à ce procédé que l’on doit la presque totalité des observations faites jusqu’à ce jour; il comporte des instruments beaucoup plus portatifs que le magnétomètre, et qui peuvent être appliqués, quoique avec moins de précision, il est vrai, à la recherche de l'intensité absolue *.

La force directrice du globe s’exerçant suivant la direction de l’aiguille d'inclinaison, il faut, pour trouver directement l'intensité de cette force, ou plutôt le rapport des intensités de cette force en deux lieux différents, faire osciller l'aiguille d’inclinaison autour de sa position d’équilibre. Si n et n sont les nombres d'oscillations exécutées dans le même temps par l’aiguille, en désignant par G et G' les intensités correspondantes, on a :

Cette méthode a été suivie par plusieurs observateurs, et en particulier par M.de Ilumholdt, mais elle n’est exacte qu’autant que le poids de l'aiguille est entièrement supprimé; en outre, le frottement qui est considérable dans ce mode de suspension, et peut-être aussi le magnétisme de rotation, contribuent à arrêter l'aiguille.

11 est donc préférable, comme on l'a généralement pratiqué, de faire osciller l’aiguille de déclinaison; on détermine ainsi la composante horizontale de la force directrice, et si y et g' représentent maintenant les composantes horizontales en deux lieux où l’on ait en même temps observé les inclinaisons I et 1', les forces directrices totales G et G' auront pour rapport ;

Ci 9 cos. r

G' ~ g' cos. 1

La boussole d'intensité de M. Gambey (Gg. 358} présente

' 9ojtt la note K.

20S BiPPORT DE l'électricité AVEC LES PHÉNOMÈNES NlTtlRELS. une caisse ronde de bois qui est percée de deux ouvertures diamétralement opposées. Le microscope sert à compter les ' oscillations de l’aiguille lorsqu'elles deviennent très-petites.

Un arc gradué que parcourt l’eitrémilé de l'aiguille mesure les amplitudes et la manière dont elles décroissent. Le fil auquel est suspendue l’aiguille doit être un fil de cocon bien délié, de manière à n'opposer par sa torsion qu'une très-faible résistance aux mouvements de l'aimant. Tous les appareils qui ont servi aux observations d’intensité ont la plus grande analologie avec celui-ci, et se composent toujours essentiellement d’une aiguille de déclinaison dont on peut compter les oscillations.

Voici maintenant, en quelques mots, la manière de procéder dans ces observations. On s’assure que l’aiguille est horizontale , et on l’écarte de sa position d’équilibre autant que possible dans un plan horizontal, d’un angle d’environ 20", car si la déviation primitive était moindre, on ne pourrait pas compter un nombre suffisant d’oscillations, ce qui nuirait à l’exactitude du résultat. Mais, d’un autre c6té, la formule du pendule dont on se sert pour trouver l’intensité de la force directrice qui agit sur l’aiguille n’est rigoureuse que pour des oscillations infiniment petites, en sorte qu’il faut corriger le résultat, c’està-dire la durée observée pour un certain nombre d’oscillations, au moyen d’une formule dans laquelle entrent l'amplitude des oscillations et la manière dont cette amplitude a diminué; on

doit aussi tenir compte de la raideur du fil auquel est suspendue l’aiguille, et on y arrive en remplaçant l’aiguille aimantée par une aiguille de cuivre de même forme et de même poids, dont on observe les oscillations ; on obtient ainsi la durée de l'oscillation corrigée. 11 est évident que pour ces observations, comme pour toutes celles où le temps est une des données de la question, il faut pouvoir l’évaluer avec une grande exactitude. Il est encore un élément très- important à déterminer, qui est la température de l’aiguille pendant l’expérience; on sait en effet que le magnétisme d’un aimant diminue à mesure que la température s’élève ; il faut donc tenir compte de cette cause d’altération dans la durée des oscillations et pouvoir ramener toutes les observations destinées à être comparées entre elles à une même température; pour cela, chaque aiguille dont on se sert doit être soumise à un certain nombre d’expériences ; on la fait osciller en la maintenant successivement à des températures différentes, et, si on a soin de choisir toujours la même heure de la journée, on peut admettre que la force magnétique terrestre est la même pour toutes les expériences et que les différences dans la durée des oscillations sont ducs uniquement aux différences de température; on détermine ainsi les constantes d’une formule de correction; c’est ce que M. Kupffer a fait avec beaucoup de soin. Enfin, nous avons déjà dit qu’il est essentiel que l’aiguille aimantée conserve sa force sans aucune altération durant juue série d’expériences comparables, ou du moins qu’au commencement cl à la lin, des expériences soient faites dans un même lieu, afin qu’on puisse vérifier les altérations survenues, et, si elles n’étaient pas trop abondantes, corriger les résultats par voie d’interpolation.

Lorsqu’il s’agit d’observations à faire dans un même lieu, il y a un grand avantage à se servir d’une nouvelle classe d’instruments magnétiques de beaucoup supérieurs aux anciens, à la fois par la sensibilité et par l’exactitude, et qui ont été imaginés par Gauss; ces appareils sont depuis longtemps employés à l’Observatoire magnétique de Gcellingue, où ils ont été établis pour la première fois; leur usage s’est promptement répandu dans toute l’Allemagne, et de là sûccessivement dans III. 14

210 RAPPORTS DE l'ÉLECTRICITÉ AVEC LES PHÉNOMÈNES NATURELS.

tous les observatoires; c’est seulement au moyen de ces instruments qui permettent de donner aux observations magnétiques l'exactitude astronomique, qu'on a pu acquérir des notions vraiment importantes sur les variations des éléments du magnétisme terrestre. Leur sensibilité tient soit à la grandeur des aimants qu’on emploie, soit au mode de suspension; leur exactitude est due à l'appareil particulier au moyen duquel on observe.

Le premier de ces appareils est le magnétomhlre unijilaire ou de déclinaison, dont voici la description. Dans une salle convenablement disposée, et pour la construction de laquelle on doit avoir évité tout emploi du fer, on trace (fig. 359) une ligne suivant la direction du méridien magnétique ; c'est en deux points

Fig. 359.

de cette ligne que sont placés, d'une part, le barreau aimanté ab süspendu à l'extrémité d’un fil cf qui va s'enrouler autour d’un petit treuil fixé au plafond, et de l'autre, à une distance d'environ 5 mètres, un théodolite pn avec sa lunette g g dont l'axe optique est dans le méridien magnétique. Le barreau aimanté, long environ de 600 millimètres, porte à celle de ses extrémités qui regarde le théodolite, un miroir plan ss vertical perpendiculaire à son axe magnétique; enfin au-dessous du théodolite on dispose horizontalement une règle divisée mn, faisant face au miroir et dont le zéro soit sur la verticale pg passant par l'objectif de la lunette ; ce sont les divisions de cette règle dont on

UAGNÉTISMB TERRESTRE. 211

regarde l'image dans le miroir du barreau; si son aie magnétique est parallèle à la ligne qui a été tracée, le miroir lui est normal, par conséquent parallèle à la règle divisée, et c’est l'image du zéro, qui vient coïncider avec le point de croisement des fils de la lunette; mais lorsque le barreau est dévié, c’est l’image d’un autre point de l’échelle qui se trouve sur l’axe optique, et il est facile de déduire de la longueur comprise entre le zéro et la division que l’on voit, en même temps que de la distance de la règle au miroir, l’angle dont on a tourné le barreau. 11 faut remarquer que ce mode d’observation présente l’avantage que, parmi tous les mouvements dont est nécessairement susceptible le barreau et par conséquent aussi le miroir, le mouvement angulaire, dans un plan horizontal, est le seul qui influe sur la lecture de l’échelle. Sans vouloir entrer dans tous les détails que comporterait la description complète do cet appareil, nous ajouterons quelques mots sur les principales parties qui le composent, et dont les figures 360 et 361 donnent la projection verticale et la projection horizontale. Le fil est

Fig. 361.

formé de fils de cocon en nombre suffisant pour pouvoir supporter avec le barreau un poids de 1 kilogramme qu’on ajoute dans la recherche du moment d'inertie. Le fil n'est pas fixé directement à l’étrier qui supporte le barreau, mais à un cercle horizontal appelé cercle de torsion, et sur lequel repose l’étrier,

212 RAPPORTS DE l'ÉLECTRICITÉ AVEC LES PB£N0MÊ?(ES NATURELS, de telle manière qu'en tournant ce cercle on peut amener le fil à être sans torsion, tout en laissant au barreau la direction que l’on veut. Tout l’appareil est renfermé dans une boite cylindrique dont le couvercle laisse passer le fil de suspension, et qui présente une ouverture latérale vis-à-vis du miroir.

De la gramlti sensibilité du magnetomètre, il résulte que le barreau est toujours en mouvement, que par conséquent il faut remplacer les observations immédiates par des observations indirectes qui n’exigent pas un repos complet, et déduire des oscillations de l’aimant la position qu’il occuperait si, à cet instant, il était en équilibre. Le procédé le plus simple serait de prendre le bissectrice de l’angle des deux positions successives et extrêmes du barreau, mais il est loin d’être exact dès que l’oscillation a une certaine amplitude, car dans ce cas l’amplitude diminue pendant la durée même de l’oscillation, et la direction d’équilibre est moins rapprochée de la prémière position extrême que de la dernière; si celle-ci est prise pour point de départ d’une seconde oscillation, la direction d’équilibre, déterminée de la même manière que la première fois, s’écartera du même angle de la direction réelle, mais en sens contraire ; il faut donc prendre la moyenne des deux moyennes successives. Nous dirons enfin que pour observer les variations de la déclinaison, il suffira d’un télescope qui puisse être mu dans un plan vertical, et braqué à volonté sur le miroir et sur un point de mire disposé à une distance convenable dans le plan vertical passant par la ligne tracée primitivement, afin que l’observateur puisse s’assurer que son instrument n’a pas été dérangé. Pour mesurer des déclinaisons absolues, on se sert d’un théodolite au moyen duquel on peut viser un objet dont l’azimuth, par rapport au méridien du lieu, est déterminé d’avance.

Le second des appareils imaginés par Gauss est le magnétomitre bifilaire. Il était naturel de supposer que l’intensité de la force magnétique était, tout autant que sa direction, soumise à des variations continuelles; or les observations d’intensité dont nous avons parlé ne peuvent servir qu’à déterminer sa valeur moyenne pendant le temps que dure l’expérience, et il est im-

MAGNÉTISME TEURESTRE. 213

possible de trop raccourcir ce temps sans courir le risque de commettre une erreur sensible sur la durée de l'oscillation; il était donc indispensable, pour étudier les variations de l'intensité magnétique, de recourir à un nouveau moyen ; c’est ce qu’a fait Gauss en inventant le magnétoniëlre biiilaire. Lorsqu'un corps, suspendu par deux fils, est soumis uniquement à l'action de la pesanteur, il se met en équilibre dans une position déterminée par les conditions particulières auxquelles satisfont les points d’attache des üls et le centre do gravité du corps luiméme. Si on le dérange de sa position d'équilibre, il tend à y revenir en vertu de la pesanteur qui se transforme ici en une force directrice. Supposons maintenant que ce corps soit une aiguille aimantée; elle prendra une position d’équilibre intermédiaire entre celle qui dépendrait uniquement du mode de suspension, et la direction du méridien magnétique; et, dans cette position, on saura que le moment magnétique est précisément égal et contraire à celui de la pesanteur, que l’on peut calculer', et d'où l'on déduit, par conséquent, la force directrice qui agit sur l'aiguille. Si son intensité vient à changer, la position d'équilibre changera aussi, et ses variations se traduiront ainsi en variations angulaires. On dispose l'instrument de manière que, pour une valeur moyenne de l’intensité, le barreau, dans sa position d’équilibre, soit perpendiculaire au méridien magnétique; il en résulte que les petits changements de déclinaison n'ont sur cette position aucune influence, tandis que les moindres variations dans l'intensité l'affectent immédiatement. Le mode d'ob-

' \oytt note Anale B.

Fig. 362.

214 RAPPORTS DE l’ÉLECTRICITÉ AVEC LES PHÉNOMÈNES NATURELS, servation est le même que pour le mngnétomètrede déclinaison, c’est-à-dire que l’on vise dans un miroir, fixé au barreau, l’image d’une règle divisée ; les fils sont en acier, et viennent s’attacher en deux points du diamètre d’un cercle divisé, sur lequel (fig. 362) peuvent tourner deux alidades munies de vernier, dont l'une porte un miroir vertical mobile autour d'un axe vertical, et l’autre l’étrier dans lequel se place le barreau'; les diverses parties de l’instrument doivent être considérées comme liées invariablement les unes aux autres, lorsqu’on observe les variations de l’intensité; et ce n’est que pour la détermination de l’intensité elle-même, qu’on se sert des mouvements de rotation dont elles sont suceptibles. Nous verrons, quand nous nous occuperons du procédé photographique pour l’enregistrement des observations, comment on peut se mettre à l’abri de l’influence de la température, qui risquerait d’altérer les résultats.

La déclinaison et l’intensité horizontale, une fois déterminées au moyen des deux magnélomètres , il faudrait, pour rendre l’observation complète, connaître l'inclinaison; il suffit, pour cela, de déterminer la composante verticale de la force magnétique, puisque le rapport de la force verticale à la force horizontale du magnétisme terrestre n'est autre que la tangente de l’inclinaison C’est dans ce but qu’a été construit l’instrument connu sous le nom de magnétomètre-balance. Il se compose d’une aiguille aimantée, reposant sur des plans d’agate, au moyen de couteaux, et amenée par un contre-poids à être horizontale; un miroir lui est fixé, et le mode d’observation est le même que dans les deux autres maguétoniëtres, si ce n’est que la déviation observée a lieu dans un plan vertical. Cet appareil est très-inférieur, au point de vue de l’exactitude, aux deux autres précédemment décrits, et il a été abandonné à l’Observatoire de Bruxelles; mais on continue à l’observer dans ceux do Greenwich et de Paris.

■ Voyez tome I, page S90.

* Dans la flg. 362 le miroir eit représeoté dana deux plant dilTérenta perpendiculaires l'un A l’autre et tout deux verticaux.

Quand on eut établi dans un grand nombre d’obserTaloires magnétiques des instruments assez sensibles pour accuser les moindres variations des éléments du magnétisme terrestre, on comprit bien vite la nécessité d’observer les phénomènes à des intervalles beaucoup plus rapprochés qu’on' ne l’avait fait jusqu’alors, et on fut conduit ainsi à inventer des appareils dans lesquels les observations pussent s’enregistrer d’ellesmêmes. 11 existe maintenant deux systèmes principaux d’instruments enregistreurs, ceux dans lesquels les indications sont obtenues par des appareils mécaniques, et ceux dans lesquels l’inscription se fait par le moyen de la photographie. Le premier système a été employé longtemps dans plusieurs observatoires, et notamment à celui de Bruxelles où il a donné d’excellents résultats; il varie beaucoup dans ses détails, mais quelque perfection qu’on apporte dans la construction des appareils, il est impossible d’éviter que la sensibilité des instruments ne soit plus ou moins altérée par l’intervention et l’inertie des pièces indicatrices.

Le système photographique ne présente pas cet inconvénient. Aussi, après avoir été installé à Greenwich et à Toronto par M. Brooke son inventeur, il vient d’être adopté par M. Leverrier à l’Observatoire de Paris où il a été établi par M. Liais, d’après le plan de M. Brooke, mais avec quelques modifications heureuses pour permettre les observations directes et les déterminations absolues. Au moyen d’un théodolite excellent, bien exécuté, on peut toujours, quand on veut, obtenir facilement la déclinaison absolue; les précautions de stabilité prises dans ce but sont toutes celles d’un observatoire astronomique. Dans un pavillon isolé, situé à l’angle sud-est de l’Observatoire, on a placé un magnétomèlre de déclinaison, un magnétomètre bifilaire et un magnélomètre-balancc. Le barreau aimanté du magnétomètre de déclinaison est un cylindre creux de 20 centimètres de longueur; disposition qui présente l’avantage de fournir des aimants puissants d’un faible poids; car on sait qu’à partir d’une certaine limite d’épaisseur, un cylindre creux s’aimante à peu près au même degré qu’un cylindre plein. Le barreau étant creux, on en fait une lunette-collimateur; il

216 RAPPORTS DE l’ÉLKCTRICITÉ AVEC LES PHÉNOMÈNES NATTRELS. porte, à l’une de scs extrémités, au sud, une lentille; à l'autre, au nord, une échelle horizontale divisée, qui est au foyer principal de la lentille; les rayons qui en émanent sortent parallèles, de sorte que l'échelle est visible avec le théodolite.

Voici maintenant comment s'opère le tracé photographique. Le barreau supporte un miroir concave en métal qui se meut avec lui. A soixante-cinq centimètres de ce miroir se trouve un bec de gaz dont la cbcmiuée présente une fente verticale du côté du miroir. Les rayons émanés de cette fente et réfléchis par le miroir forment à trois mètres du miroir, au foyer conjugué, une image de la fente verticale. La fente n’est pas sur l'axe même du miroir, afln d’éviter que les rayons réfléchis ne soient interceptés par la cheminée; mais elle est légèrement déviée. Par cette disposition, on voit que l’image de la fente se meut horizontalement, par rapport au centre de la boussole, d’un angle double de celui du barreau. Un système de deux lentilles cylindriques de trente centimètres de longueur, et à court foyer, est disposé horizontalement, de manière à concentrer en un point lumineux l'image de la fente, sans cependant réagir sur la direction de ce point. Ces lentilles auraient été inotiles si la source de lumière avait été un point au lieu d'une fente, mais alors on n'aurait pas eu assez de lumière pour obtenir un tracé photographique.

Derrière les lentilles cylindriques se trouve un cylindre de vingt centimètres de diamètre, recouvert de papier photographique, et auquel un chronomètre imprime une rotation d’un tour en vingt-quatre heures. Ce cylindre reçoit le point lumineux dont les déplacements ont lieu parallèlement à son axe. Le cylindre étant animé d’un mouvement de rotation, le point lumineux décrit à sa surface une courbe qui impressionne le papier sensible.

Sur la monture du cylindre se trouve une lentille munie d’un prisme, au moyen de laquelle un second bec de gaz, flxé sur le même pilier que ce cylindre, trace photographiquement une ligne de repère. C’est la variation de la distance entre cette ligne de repère et la courbe, distance indépendante de la position donnée au papier sur le cylindre, qui fait connaître les

MAG^iTISME TERRESTRE. 217

changements de la déclinaison. Un obturateur permet de faire sur la courbe de petites interruptions qui servent à fournir des repères pour régler l’échelle des heures.

Sur le même cylindre enregistreur se trouve, du côté opposé au point lumineux fourni par la boussole de déclinaison, un troisième point lumineux qui trace la courbe des variations de la force horizontale. Ce troisième point est fourni par le magnétomètre bifilaire, placé sur un pilier à l'angle sud-ouest du pavillon.

Un barreau semblable à celui de la boussole de déclinaison est maintenu par une suspension à deux fils, dans un plan perpendiculaire au méridien magnétique. Son pôle nord, celui qui porte l’échelle divisée, est à l’ouest. Ce barreau est observable avec le même théodolite que la boussole de déclinaison. Cette disposition permet de déterminer rapidement, en un instant quelconque, la situation exacte de l’axe magnétique de ce barreau par rapport au méridien astronomique. En faisant cette détermination pour diverses lectures du cercle de torsion, on en peut déduire l’angle de torsion nécessaire pour amener l’axe magnétique dans le plan perpendiculaire au méridien magnétique. Connaissant alors le poids de l’appareil, l’écartement des crochets de suspension et la longueur du faisceau, on a, en fonction de la pesanteur, la valeur du couple de torsion qui fait équilibre au couple magnétique ; ce dernier couple a pour mesure le produit du moment magnétique du barreau par la force horizontale du globe. Si alors on dévie, suivant la méthode de Gauss, la boussole de déclinaison avec le barreau bifilaire , pour en déduire le rapport du moment magnétique de ce barreau à la force du globe, on a les éléments nécessaires pour obtenir la mesure de la force horizontale du globe.

Les faisceaux de suspension du magnétomètre bifilaire sont renfermés dans un tube de verre; ils ont un mètre de longueur. Le barreau est renfermé dans une boite octogone en glace, semblable à celle de la boussole de déclinaison. Le barreau est également placé entre deux planches de cuivre et porte, pour l’enregistrement photographique, un miroir concave en tout semblable à celui de la boussole de déclinaison.

218 RAPPORTS DE l'ÉLECTRICITÉ AATC LES PHÉNOMÈNES NATURELS.

Le moment magnétique d'un barreau aimanté changeant avec ia température, et la situation du barreau dépendant du produit de ce moment magnétique par la force du globe, il en résulterait la nécessité de corriger les courbes des influences de la température, point par point, si l’on n’avait compensé l’instrument contre les effets de la chaleur. M. Brooke a obtenu cette compensation en faisant varier le couple de torsion, sous l'influence de la température dans le même rapport que le magnétisme du barreau dont les variations ont été préalablement déterminées par expérience. Il a suffi pour cela de faire en sorte que les deux crochets de suspension se rapprochent quand la température s’élève, effet que l’on a obtenu par l’inégalité de dilatation du verre et du zinc. L’instrument peut à volonté fonctionner avec ou sans compensation.

Le magnétomètre de force verticale est placé à l’est du pavillon. Il consiste eu un barreau collimateur semblable à ceux des deux autres instruments, et supporté sur un plan d’agate par une suspension de balance à couteaux d’acier. Ces couteaux sont dans le méridien magnétique, de sorte que le barreau se meut dans un plan perpendiculaire au méridien magnétique. Son magnétisme tendrait alors à le rendre vertical, mais un contre-poids le maintient horizontal. Les variations de la force verticale du magnétisme font incliner cet instrument comme une balance; sa sensibilité dépend de l’abaissement du centre de gravité et se règle à volonté. Comme pour le magnétomètre bifilaire il faut une compensation contre les effets delà température ; cette compensation est obtenue par un thermomètre porté par le barreau, et dont les dimensions ont été déterminées par M. Brooke, d’après l’étude des variations du magnétisme du barreau. Quand la température s’élève, l’élévation du thermomètre augmente le poids du côté du pôle nord do barreau. Ce thermomètre peut être enlevé à^volonté. La situation de l’axe magnétique par rapport à l’horizon et au méridien magnétique peut être sans cesse déterminée par le théodolite.

L’enregistrement photographique se fait comme pour les deux autres instruments, sauf que le mouvement du point

MAnNÉTISNE TEHRESTRE. 21 ô

lumineux, au lieu d'avoir lieu dans un plan horizontal, a lieu dans un plan vertical. Cette condition a forcé à employer un cylindre différent de celui qui sert aux deux autres instruments.

La préparation des papiers photographiques n'est pas un obstacle à l'emploi des instruments à indications continues. A l'Observatoire de Paris, on a abandonné les procédés humides qui obligeaient à préparer le papier chaque jour et à faire paraître immédiatement les épreuves; on a également abandonné les papiers cirés, qui sont dispendieux et longs à préparer à cause du séjour prolongé qu'il faut leur faire subir sur un bain. On a tenu à obtenir des épreuves sur papier ordinaire et sec. En quelques heures on peut préparer du papier pour quinze jours, et se contenter de faire paraître les épreuves à l'acide gallique à la fin de chaque semaine.

Le papier est sensibilisé avec l'iodure et le bromure d'ammonium, le nitrate d’argent et l'acide acétique. Après avoir été séché, il est conservé à l'abri de la lumière, et est en état d'être employé. Les feuilles retirées des cylindres sont conservées. On fait paraître les images avec l'acide gallique dilué , et on les fixe à l’byposulfite de soude.

S a. Héaaltata des obaervatlans relstlvcs à la détermlnatloa

des Slémeats du mafnétiune terrestre et de leurs varla-

tiOBS.

Après avoir décrit les principaux instruments destinés aux observations de magnétisme terrestre, nous allons passer à l'exposition des résultats déjà nombreux que ces observations ont fournis.

Halley est le premier physicien qui paraisse s’être fait une idée juste de ce que c'est que le magnétisme terrestre; il publia une carte des lignes de déclinaison de l'aiguille aimantée en 1701, à son retour d'un voyage maritime entrepris dans le but spécial de faire des observations magnétiques, dans lequel il visita les côtes est et ouest de l'océan Atlantique et plusieurs lies de l’un et l'autre hémisphère, aussi loin que les glaces lui permirent d'avancer. Indépendamment de ses propres observations, Halley recueillait avec soin toutes les observations dignes

220 HAPPOBTS DE l’ÉLECTHICITÉ AVEC LES PHÉNOMÈNES NATCRELS. de confiaDce faites par d’autres. Â partir de Halley les savants continuèrent à s’occuperdes questions relatives au magnétisme terrestre, mais c'est surtout depuisquarante ansenvironquecette étude a pris un développement tout particulier. Déjà les travaux importants de M. de llumboldt avaient, comme nous le verrons, fourni des données précieuses sur le sujet, quand M. Hansteen publia à Christiania, en 1819, son grand ouvrage intitulé Magnétisme de ta terre, où, réunissant sous un seul coup d'œil toutes les observations antérieures, il traça les cartes de la déclinaison pour les années 1000, 1700, 1710, 1720, 1730, 1744, 1756, 1787 et 1800, et celles de l'inclinaison pour les années 1600, 1700 et 1780. M. llansleen a continué dès lors, et continue encore à apporter sans interruption un contingent important de travaux à cette partie si intéressante de la physique terrestre. Les recherches relatives à l'intensité ont commencé seulement à la Un du dernier siècle par les observations de M. de Rossel, dans le voyage d'Encaslreaux, puis, plus tard, par les travaux plus nombreux et plus précis de M. de llumboldt; un grand nombre de physiciens se sont dès lors occupés à déterminer la valeur en divers lieux de cet élément du magnétisme terrestre; mais la première carte générale des lignes d’égale force magnétique sur le globe a été publiée, en 1837, par le colonel Sabine qui s’est livré avec une ardeur et une activité non interrompues depuis près de quarante ans à l’étude du magnétisme terrestre; étude dans laquelle il débuta par quatre expéditions scientifiques successives de 1818 à 1822. Parmi les autres voyages fructueux pour l’avancement de cette partie de la science, notons aussi en première ligne celui du capitaine Duperrey sur la Coquille, de 1822 à 1823, entrepris dans le but de tracer tout autour de la partie océanique du globe les lignes de déclinaison nulle; l’expédition faite par MM. llansleen, Erinann et Due, de 1827 à 1829, dans la Sibérie orientale, pour déterminer à cette époque la position du pôle magnétique le plus faible dans l’hémisphère nord; l’expédition de 1840 à 1845 du capitaine J. Ross, et, plus tard, celles des capitaines Moore et Clark en vue de connaître les positions des pôles sud de la force magnétique , et p)us généralement de recueillir les maté-

UAG!4ÉTISME TERRISTEE. 221

riaux nécessaires au tracé des cartes magnétiques dans l'hémispbère sud; le voyage et le séjour de MM. Bravais et Lottindans les régions polaires, et en particulier leurs observations magnétiques àBossekop (Finmarle); la triangulation magnétique des possessions britanniques dans l’Amérique du Nord, faite par le lieutenant-colonel Lefroy, de 1843 à 1844; et enfin celle de l'arcbipel indien , entreprise par le capitaine Ëlliot, de 1846 à 1850, aux frais de la Compagnie des Indes, et qui avait pour objet d'obtenir une carte magnétique exacte des trois éléments, dans cette région du globe oîi ils n'avaient jamais été étudiés. A ces diverses expéditions, il faudrait, pour être complet, ajouter encore les observations magnétiques faites depuis quelques années , par de nombreux voyageurs et navigateurs, et dont plusieurs nous serviront également.

A côté des voyages et des expéditions nous ne devons pas oublier, comme ayant rendu un grand service à la science, l’établissement de nombreux observatoires magnétiques sur différents points du globe, et dont la multiplication fut essentiellement provoquée par la lettre, d'avril 1836, de M. de Humboldt au duc de Sussex, président alors de la Société Royale de Londres. M. de Humboldt insistait dans sa lettre sur l'utilité d'augmenter le nombre des stations permanentes, afin d’avoir le plus grand nombre d'observations correspondantes; avantage très-grand surtout en ce qui concerne les variations dont on peut ainsi étudier la simultanéité. Plusieurs observatoires magnétiques furent institués alors en addition de ceux qui existaient déjà et dont le plus remarquable était l'Observatoire de Goettingue dirigé par Gauss et Weber. Parmi ceux institués récemment, nous en citerons principalement quatre qui ont été choisis de manière à se trouver dans des circonstances très-différentes d'intensité magnétique, et dans une position opposée par rapport aux pôles et aux équateurs magnétique et géographique. Le premier de ces observatoires a été construit à Toronto (Canada), et le second à Hobart-Town (terre de Van-Diémen ). Ces deux stations ont été choisies parce qu'elles sont situées à peu près aux antipodes l’une de l'autre, et qu'elles sont assez rapprochées des points où la force magnétique possède son maxi-

222 RAPPORTS DE l’ÉLECTRICITÉ AVEC LES PHÉNOMÈNES NATURELS, mum d'inlensité. Le troisième observatoire a été établi au Cap de Bonne-Espérance, point important à cause de sa situation à l’extrémité méridionale de l’Afrique, et parce que les éléments magnétiques y subissent de grandes variations. Enfin le quatrième observatoire a été placé à Sainte-llélène, entre les deux tropiques, à une petite distance de l’équateur, et dans un lieu où l'intensité magnétique est faible. C'est sous la direction du colonel Sabine, que se poursuivent dans ces observatoires de nombreuses observations.

Au moyeu de toutes ces ressources jointes à la perfection des instruments employés et que nous avons décrits dans notre paragraphe premier, on est parvenu à déterminer la déclinaison, l'inclinaison et l'intensité magnétiques d'un très-grand nombre de points de la surface de la terre , et à tracer sur la sphère terrestre des lignes d'égale déclinaison ou itogoniques , d'égale inclinaison ou >«oc/t7u^ue«,etd'égaleinteusitéou ùodynamique». Ce n’est pas seulement la déclinaison, l’inclinaison et l’intensité qu’on, a réussi à observer, mais aussi les variations continuelles que ces éléments éprouvent dans un même lieu, soit d'une année à l’autre, soit dans les divers mois d’une même année, soit dans les différentes heures d’un même jour.

Il importe en effet, quand on compare les observations faites en un lieu avec celles faites dans un autre, pour la détermination des éléments absolus, de connaître à quelles époques elles ont été faites, puisque dans un même lieu les trois éléments magnétiques ne demeurent point constants. Ainsi la déclinaison, qui est l'élément observé le plus anciennement, était à Paris, en 1580, époque la plus reculée à laquelle elle ait été déterminée, de 11°, 30' à l'est; en 1653, l’aiguille se trouvait dans le méridien terrestre; la déclinaison est devenue dès lors occidentale, et elle a atteint son maximum (22°. 34') en 1814, époque à partir de laquelle elle diminue chaque année. Il parait, d'après d’anciennes observations, qu’en Belgique l’aiguille aimantée déviait, à l'est du méridien, de 15° environ en 1568, et que vers 1600 elle déviait encore de 9°. A Londres, et ce qui est assez curieux, au Cap de Bonne-Espérance, par conséquent dans l'autre hémisphère, la déclinaison a suivi une

marche semblable, c’est-à-dire que, d'abord à l'est, elle s’est portée ensuite à l’ouest; seulement, au Cap, elle aurait passé plus tôt à l’ouest, et aurait également atteint plus tôt son maximum à l'ouest, tandis qu’à Londres et à Paris les deux maxima, à l’ouest, ont eu lieu sensiblement à la même époque. A Londres, la déclinaison, qui, en 1370, était de 11' lo' à l’est, était, en 1632-1667, de 0',et de 24' 20' eu 1813 et 1814 (maximum). Au Cap, elle était de 0“30' à l'est, eu 1603; de 23' 40' à l’ouest, en 1791 (maximum); de 23' 4' à l’ouest, en 1804. Nous verrons plus loin la loi que parait suivre la diminutiou actuelle de la déclinaison, qui est environ de 6' par année.

L’inclinaison de l’aiguille aimantée n’est point non plus constante dans le même lieu; mais elle éprouve, depuis près de deux siècles qu'on l'observe, une diminution régulière; ainsi, après avoir été, à Paris, de 75“ en 1671, elle n’était plus que de 70' 32' en 1791, et de 66“ 25' en 1851. L’inclinaison a diminué de même à Bruxelles régulièrement depuis 1 827, où elle était de 68' 56' 5', jusqu’à 1834, époque à laquelle elle n’était plus que de 67“ 45'. M. Uansteen croit que l’inclinaison atteindra un minimum à partir duquel elle cessera de diminuer pour recommencer à augmenter. Cet état minimum se trouve déjà atteint en Russie ; il doit se présenter prochainement à Stockholm et à Cbristiana, puis plus tard à Copenhague, et dans les villes plus méridionales. M. Kupifer a trouvé une confirmation des idées de M. Uansteen dans les observations faites récemment en Sibérie et à Kasan, et surtout à Pékin où l’inclinaison augmente depuis longtemps. D’après les calculs de M. (juetelet, faits sur de nombreuses observations, la diminution annuelle de l’inclinaison est de 3' 87 à Milan, de 3' 8 à Pétersbourg, de 3'7 à Paris et à Berlin, de 3' 56 à Christiania, de 3'5 à Turin, de 3' 4 à Bruxelles, etc.

Quant à l’intensité, elle parait bien aussi éprouver des variations; ainsi M. Arago a trouvé qu’elle allait en augmentant d'une année. à une autre; mais cette augmentation, si elle existe, est très-faible, car M. Quetelet n’a pas aperçu que cet élément ait éprouve d’altération bien sensible depuis un quart de siècle qu’il l'observe.

224 BAPPORTS DE L’ÉLECTniCITÉ AVEC LES PHÉNOMÈNES NATURELS.

Les variations séculaires dont nous venons de parler sont tout à fait différentes des variations annuelles et des variations diurnes^ sur lesquelles nous reviendrons quand nous aurons, en tenant compte des variations séculaires, jeté un coup d’œil sur l’état magnétique actuel, sous le rapport absolu, des différents points de notre globe.

Chaque lieu de la terre est donc caractérisé, au point de vue magnétique, par trois éléments : la déclinaison, l’inclinaison et l’intensité. Nous pourrions nous contenter de donner une table qui renfermerait la valeur de ces trois éléments, pour tous les points du globe où ils ont été déterminés, en choisissant les déterminations faites, autant que possible, à la même époque. Mais ce procédé ne nous donnerait point une idée de l’ensemble de la distribution des forces magnétiques sur la surface de la terre; aussi préférons-nous suivre successivement, essentiellement avec M. Hansteen et avec M. Duperrey, qui ont employé des méthodes un peu différentes, la marche du magnétisme d’un point à un autre.

Admettant que, si l’aiguille aimantée prenait en tous les points de la terre la direction nord-sud, nous n’hésiterions pas à dire que la terre possède des pôles magnétiques qui coïncident avec les pôles géographiques, M. Hansteen est conduit à rechercher quelle doit être la position de ces pôles magnétiques pour rendre compte du fait constaté par des observations exactes que l’aiguille dévie du méridien, que cette déviation n’est pas la même partout, qu’elle est plus orientale en quelques lieux, plus occidentale dans d’autres, enfin qu’elle varie avec le temps dans un même lieu. La déclinaison est maintenant occidentale dans toute l’Europe; si donc, partant de Pétersbourg, où elle est de 8° à l’ouest, nous nous avançons de l’est à l’ouest, vers le Groenland, nous la voyons s’accroître, étant de 15°; à Stockholm, de 20* à Christiana, de 24° à Londres, d’environ 40° sur la côte nord de l’Islande, et d’environ 51° dans la colonie de Godthaab, au Groëuland. De la côte ouest du Groenland à la baie d’Hudson, elle décroît par degrés; puis, si l'on avance sur le continent, elle disparaît entièrement, devient orientale, et s’accroît rapidement vers la côte ouest

d’Amérique. En prolongeant les lignes qui indiquent les directions de l'aiguille aimantée, on voit qu’elles se rencontrent en un même point éloigné du pôle de la terre de 20”, et environ à 259” à l’est de Greenwich; ce qui donne, pour ce point, une latitude nord de 70“ cl une longitude ouest de 101”. .Mais, d’ün autre côté, si l'on suit, dans le nôrd, la côté de Norwége, on voit la déclinaison décroître, et enfin disparaître entièrement dans la mer Blanche; et, si l’on trace les prolongements des directions de l’aiguille en ces divers points, les lignes ne vont plus passer par le point déterminé plus haut; il en est de même des prolongements des directions de l’aiguille dans les parties septentrionales du détroit de Béring et dans la partie nord-est de la Sibérie. On esl ainsi conduit à supposer quelque part, dans la mer de Sibérie, un second pôle magnétique, qui attire le pôle nord de l’aiguille vers l’est, entre le Spilzberg et la Norwége, vers l’ouest dans la Sibérie orientale et dans le détroit de Béring.

11 résulte de diverses observations recueillies par M. llanstecn que la déclinaison 'occidentale disparaissait entièrement en 1SU5 avant d’arriver à Kasan; de Kasau à Tobolsk la déclinaison orientale s’accroissait et elle décroissait de nouveau vers Irkulsh où elle n’était plus que d’un demi degré; plus à l'est elle doit entièrement disparaître, car à Jakulskol, Billings ' trouva en 1788 une déclinaison occidentale de 2“; . enfin à l’est de Jakulskol celte déclinaison occidentale disparaît encore et redevient orientale dans le Kamtschatka et dans toute la partie nord-ouest de l’Amérique. Il y a donc quatre points autour du pôle boréal où la déclinaison «st nulle; le premier sur la côte ouest de la baie d'IIudson, le second sur la ligne qui joint Kasan O la mer Blanche, le troisième un peu à l'est d’irkutsk, et le (juatrième un peu à l’est de Jakulskol. Entre le premier et le second, c’est-à-dire dans la partie nord-est de r.\mérique, sur l’océan .\tlanlique et dans lôule l’Europe, la déclinaison est occidentale; entre le second et le troisième, c’est-à-dire dans la plus grande partie de la Sibérie, elle esl orientale; entre le troi-

> Il y a qucKioc doute sur l’exactitude dè celte obMrvaUon,dunt M. Hauklccn a tiré des cAusêquentfes Imporlaiites,

lit. 15

226 RAPPORTS DE l’ÉI.ECTRICITÉ AVEC LES PHÉNOMÈKES NATURELS, sieme et le quatrième, c’est-à-dire dans la Sibérie orientale, elle est occidentale; entre le quatrième et le premier, c’est-àdire dans le Kamlschalka, dans la partie nord de l’océan Pacifique et dans la région nord-ouest de l’Amérique, elle redevient orientale.

La position attribuée par M. llansteen à celui des pôles magnétiques qu’il admet exister dans l’.àmérique septentrionale, s’accorde avec les observations failqs par les capitaines Ross et •Parry, carie capitaine Parry trouva le 22 août 1819 la déclinaison de 129° ouest sous une latitude de 70°, 40' N, et une longitude de Greenwich de 91°, 47' 0.; et le 28 août il lu trouva de 166° Est sous une latitude de 7o“, 9'N. et une longitude de 103°,45'0. ; d’où il résulte que entre le 22 et le 28 août la déclinaison avait dû s’élever quelque part à 180° avant de devenir d’occidentale orientale, et que les observateurs avaient dû passer à quelques degrés au nord du principal pôle magnétique, ce qui assigne à ce pôle une position tout à fait semblable à celle que M. llansteen lui attribue.

Les observations d’inclinaison de l’aiguille confirment ce résultat, car il est évident que l’aiguille d’inclinaison doit prendre une position verticale au-dessus du pôle, si le pôle est le point de convergence des forces qui dirigent l’aiguille. Qr, dans le voyage scientifique qu’il a exécuté de 1829 à 1833, le capitaine Rossa trouvé que l’inclinaison était de 90° à un point dont la distance au pôle était de <9°, 5ü' et la longitude de 96°, 45', 18" 0. de Greenwich. 11 résulterait seulement de la différence de longitude que le pôle magnéliijue aurait un mouvement de l’ouest à l’est , ce que du reste .M. llansteen avait déjà conclu des précédentes observations, soit pour ce pôle, soit pour le second pôle situé en Sibérie.

M. llansteen a réussi au moyen des observations magnétiques faites dans l’hémisphère austral à y reconuaUre aussi l’existence de deux pôles magnétiques, .ayant un mouvement vers l’ouest au lieu de l’avoir vers l’est; l’un de ces pôles est situé au sud de la Nouvelle-Hollande et l’autre au sud de la Terre de Feu. En désignant par A le pôle magnétique de l’hémisphère austral situé au sud de la Nouvelle-Hollande, par a celui

UAGNÉTISMi: TERRESTHE. ' 227

du môme hémisphère silné au sud de la Terre de Feu, par B le pôle magnéliqiie de l'hémisphère boréal situé dans la partie DOrd-ouest de l’Amérique septentrionale, par b celui qui est dans la partie nord-est de la Sibérie , on trouve un rapprochement assez curieux, savoir que À et B sont à peu près diamétralement-opposés l'un à l'autre, car chacun d’eux est éloigné du pôle d’environ 20°, et A est dans le méridien de 136” F., B dans celui de 260-° E-. de Greenwich, ce qui constitue entre eux une dilféreuce de 124° en longitude. Les points a et ô ont aussi une situation relative semblable, quoique cependant présentant une analogie moins grande ; la distance du premier au pôle austral est de 13°, celle du second au pôle boréal d'un peu plt|l de 40°; la longitude du premier est de 237° E. et celle du second de 1 16°, ce qui établit une différence de longitude entre eux de 121°.

Suivant M. Hansteen, la terre aurait deux axes magnétiques dont les extrémités formeraient les quatre pôles que nous venons de reconnaître ; deux situés dans l'hémisphère boréal, se mouvant de l'ouest à l'est, et deux situés dans la région australe, se mouvant de l'est à l'ouest; mais il existerait une grande ■ différence dans la promptitude de leur déplacement'. Au moyen de ces mouvements des pôles magnétiques, on expliquerait les variations de la déclinaison et de l’inclinaison, lesquelles proviendraient du rapprochement ou de l'éloignement des pôles dans chaque hémi4phcre, et par conséquent du changement pour un même lieu dans la prédominance de l’un sur l'autre. .Ainsi, par exemple, la déclinaison devient occidentale dans notre hémisphère ([uaud le pôle magnétique B de l'Amérique se rapproche de l Europe en même temps que le pôle b de Sibérie s'en éloigne; auparavant elle était orientale, ce dernier pôle étant plus près de l’Europe. Ainsi l’inclinaison diminue en Europe par l’effet du déplacement à l'est du pôle de la Sibérie, tandis qu'elle augmente dans la Sibérie orientale et dahs le Ramtschatka.

' M. Hanitecn auigne à eea révoluUona des pôlei les durée; suivintei : au pûle A , A 609 aoi i au pôle a, 1 30 4 ; au pûlc li, 1 1 40 ; au pùle 0, 800.

bv - -liûgic

228 RAPPOHTS DE l’ÉLECTRICITÉ AVEC LES PHÉNOMÈNES NATURELS.

Les variations de la déclinaison et de l’inclinaison dans riiémisphère austral sont également justifiées par les mouvements attribués aux pôles magnétiques. Ainsi, au Cap de Bonne-Espérance et dans les baies qui l’avoisinent, la déclinaison était orientale au temps de Vasco de Gama ensuite elle est devenue occidentale et s’est élevée jusqü’à plus de 25% ce qui tient à ce que le pôle américain o s’est éloigné, tandis que celui delà Nouvelle-Hollande A s’est rapproché. C’est aussi au mouvement vers l’ouest du pôle o qu’est due l’augmentation de l’inclinaison australe dans toute l’Amérique méridionale.

.\près avoir établi par les phénomènes de «déclinaison et d’inclinaison l’existence de quatre pôles magnétiques, ou plutôt de quatre centres de convergence des forces magnétiques du globe, M . llansteen a cherché à montrer que les phénomènes d’intensité conduisent à la même conséquence. Déjà llumboldt, en 1799, avait trouvé que l’intensité magnétic^ue était à son minimum à un point situé à 7° environ au sud de l’équateur au Pérou, et il avait pris pour unité cette intensité minimum; en 1805, llumboldt, par de nouvelles observations faites en Europe, conjointement avec Gay-Lussac, établit la loi que l’intensité magnétique allait en augmentant de l’équateur aux pôles. A ces documents et à d’autres encore, il faut joindre surtout les observations du colonel Sabine sur l’Atlantique, à partir de 1 2° latitude sud jusqu’à la côte la plus septentrionale du Spitzberg. Au moyen de toutes ces observations et des siennes propres qu’il a faites dans un voyage en Sibérie, M. llansteen est parvenu à tracer des lignes worfynamiques, dont l’inspection montre que sur up même parallèle l’inlensilé est beaucoup plus grande en Amérique qu’en Europe, que les lignes isodynamiques sont en .Amérique presque parallèles à l’équateur, tandis que sur l’.àtlantique elles remontent au Nord, puis se rapprochent eu Europe du parallé-

' Nous appelons dans l'bémisphcre austral, comme dans l'hémUpbére boréal, déclinaison orientale celle en vertu de laiiuelle le pôle nord de l’aiguille se dévie à l'est, et le pôle sud par conséquent é l’ouest ; en un mot, c'est le p6le nord, ou Ue pdle marqué, comme l'appellent les Anglais, qui est celui dont nous considérons toujours et dans tous les cas, les mouvements.

MAGNÉTISME TEnHESTRE.

lisme à l'équaleur. L’étude de ces lignes confirme l’existence des deux centres ou pèles magnétiques, avec cette différence seulement que le centre magnétique de la région ouest de l’Amérique septentrionale possède une intensité remarquableT ment plus considérable que celui de la région est de la Sibérie,

Le petit nombre d’observations d’intensité dans l’hémisphère , austral, que M. Ilansteen avait à sa disposition, a suffi cependant pour lui permettre>de reconnaître aussi deux maxima d’intensité aux mêmes places où la déclinaison et l’inclinaison avaient fait présumer l’existence de deux pèles magnétiques.

11 est évident que sur chaque méridien, il doit y avoir un point auquel l’intensité est à son minimum, point qui, en général, ne doit pas être loin de l’équateur, puisque l’intensité augmente également à mesure qu’on s’approche du Nord et à mesure qu’on s’approche du Sud; mais la place du minimum n’est point la même sur chaque méridien, et parmi les minima il y en a de plus petits les uns que les autres. Ainsi, sous le 300* méridien, l'intensité décroît depuis J, 8. sa valeur près de New-York (40° lat. N.), jusqu’à 1,0, sa valeur à 7” latitude sud au Pérou; puis elle augmente au sud de ce point jusqu'à 1,0, sa valeur à la Terre de Feu. Sous le 40° méridien, l’intensité décroît depuis la valeur 1,55 sur la cète la plus septentrionale du Spilzberg jusqu’à 20 ou 30° de latitude sud où elle n'est plus que 0,8, valeur qui parait être celle du plus petit des minima, tandis que le minimum qu’on trouve sous le 280° méridien près de l’équateur, qui est un peu supérieur à 1,0, serait le plus grand '.

Ainsi l’intensité a dans chaque hémisphère un double maximum; l’inclinaison a également un double maximum et un

* M. Hansteen avait cru, en se tondant sur l’intensité 1 ,8, observée par M. Sabine à New-York, par 4t* latitude nord, et sur celle t .(î (non corriaée) observée par M. de Rossel à Van-Diéinen par ^V‘ de latitude sud, que l'intensité magnétique devait être généralement plu^ considérable dans l'bémisphére boréal que dans l'austral. M. Duperrev, i la suite de ses observations, a fait remonter plus près de l'équateur la ligne d'intensité 1,6, qui passait par la terre de Van-Diémen, et l’a remplacée par la ligne t ,8, ce qui ne permet plus d'admettre la dilTérencc d’intensité signalée par M. Hansteen. Noos verrons même que, s'il y a' une diiïérence, elle est en faveur de l'bémisphèrê austral.

230 nvPPORTS DE l’ÉLECTIUCITÉ avec les phénomènes NATCHEL8. double minimum sur chaque parallèle géographique , et ces points se trouvent sur les mêmes méridiens que les points analogues pour l'intensité. Ainsi, par exemple, sur le 60* parallèle de latitude nord , l'inclinaison est d'environ 82* dans la haie d'IIudson, et de 72“ entre Stockholm et Abo, de 75° sur le méridien d’Irkutseh, puis de 70° au Kamtschatka. De même sur la 50° parallèle de latitude sud, l'inclinaison est supérieure à 60° sur le 280* méridien ; elle est d’environ 51° sur le 340*, et d’environ 75° dans la Nouvelle-Hollande. La direction de l’aiguille horizontale concorde également, comme nous l’avons vu avec l'inclinaison, et par conséquent avec l’intensité , dans la désignation des quatre pWes magnétiques.

On conçoit que dans la manière dont il nous présente le phénomène du magnétisme terrestre, M. Hansteen ne puisse pas reconnaître un équateur magnétique dans la ligne qui passe par tous les points où l’inclinaison est nulle; elle n’aurait cette qualité qu’autant qu’il n’existerait qu’un axe magnétique; mais comme ses observations le conduisent à reconn.aître que la terre en a deux, ces axes ont chacun leur plan équatorial, et ces deux plans se coupent suivant une ligne droite aux extrémités de laquelle l’aiguille d'inclinaison doit être horizontale; en tout autre point la ligne sans inclinaison doit se trouver entre les * deux plans équatoriaux, plus près de celui qui appartient à l’axe le plus énergique. La ligne, sans inclinaison, n'appartient donc pas à un plan, mais à une surface à double courbure dont les inflexions doivent changer à mesure que la situation relative de ces axes se modifie ‘ .

Ilalley avait déjà, avant M. Hansteen, montré l’impossibilité de concilier les ditférences de déclinaison observées dans l’hé-

’ M. Hansteen a tracé sur ta carte d'intensité la ligne sur laquelle rinctinalson est nulle, soit d'après les observations de |7*5 A 1T80, soit d'apres les plus récentes de. 182? à 1830. Ces deux lignes ne s’accordent en aucune façon j elles se coupent en quatre points dont la position indique un moivement d’ondulation qui se reproduit dans les .autres courbes d'inclinaison et qui est une conséquence nécessaire du déplacement des pilles. l/idée do quelques physiciens d’un simple niouvcuient de translation A l'ouest, d'un prétendu équateur magnétique unique, ne peut donc iiulletiient expliquer les changements dans l’état magnétique du globe.

MAGXÉTISMK TERRESTRE. 231

misphère austral avec deux pôles et la nécessité d’en admettre quatre pour donner une explication complète de tous les phénomènes de déclinaison observés sur tous les points du globe. 11 avait même assigne la positioh de ces pôles qni a quelque analogie avec celle qui a été déterminée par M. IFansteen. Halley désignait par pôles magnétiques les points de la surface de la terre considérée comme un aimant, où la résultante des forces de toutes les parties du globe atteint un maximum '.

Le colonel Sabine, auquel des travaux aussi nombreux que remarquables sur le magnétisme terrestre ont donné sur cette matière une autorité incontestée, admet aussi les quatre pôles comme conséquence des résultats de toutes les observations magnétiques faites sur les divers points de la surface du globe; mais il ne les définit pas comme Halley et comme M. Ilansteen;

> Gauss, dans sa théarle dn magnétisme terrestre, n’admet que deux pôles magnétiques ; mais par ces mots pôles, il entend deux points où rintensité magnétique, e'est-A-dIre la composante horixontale de cette Intensité, est nulle, et où il n'y a plus par conséquent que la composante verticale. Le premier est situé dans le nord de l'Amérique par 7U" 35' de latitude nurd, et 2(14* 21' de longitude est de Grcenwicli ; ce serait le pôle B de llanslcen à peu près ; le second au sud de la terre deVan-Diémen par *2“ 35' de latitude sud, et 152° 30' de longitude ooest. Il y a'en outre trois |>oint$ où l’intensité magnétique totale est à son maximum relativement aux points voisins, dont (feux sont situés dans rtiémisphére tM>réal et un dans l'austral. Le premier est é 1G° au sud du pôle magnétique, par 54° 32.' de latitude nord et 2GI°27' de longitude est. Le second est situé à 7 1° 20' de latitude nord, et 119° 57' de longitude est en Sibérie, dans la région où Hansteen conjecturait qu’il y avait'iin second pôle. Le troisième est placé i 2* 28' an nord, et 7° 58' à l'est du pôle niagnetique austral. L'intensité totale en ces trois points, en évaluant celle de Londres à t,372, est respectiveqient de 1,7G34 de 1,6918 et de 2,2C05j tandis qu’aux deux pôles magnétiques nord et sud, elle est de 1,7 Ol et de 2,253. Il y a deux points dans le voisinage de l'équateur où rintensité magnétique est à son minimum. Ils sont situés, l’un dans l’Océan Pacifique, par 5“ 7' de latitude nord et 178,28 de longitude O.; l'autre prés de l’ile (fe Sainte-Hélène, par 18° V de lalitode sud et 350* 12' de longitude E. ; leurs Intensités respectives sont de 0,0288 et de 0,8084. La ligne qui Joint les points où l'inclinaison magnétique est nulle, coupe l’équateur presque diamétralement, par environ 8* et 188°; mais les deux points où elle s'éloigne le plus de l'équateur ne sont pas placés diamétralement, et sont situés, le premier par environ 14* 43' de latitude nord et 52° de longitude,' le second par 15° 4’ de latitude sud et 320* de longitude.

232 RAPPORTS DE L*ÉLECTRICITÊ AVEC EB6 PUÉNOMÈ^ES NATERELS. ce sont pour lui simplement les points de plus grande intensité niagnétiiiue pour deux systèmes qui se disliiiguenl l’uii de l’aulre par la dilFérenee dans le degré de la variation séculaire à laquelle les phénomènes paraissent être sujets dans chacun d’eux,

La méthode parhujuiîlle M. llansleen a déterminé la position des pôles magnétiques n'est pas à l'ahri de toute objection. M, Kiipffer remarque avec raison (jue si l’on adopte deux jiùles inaguéliques dans chaque hémisphère, raiguillc ne sera louniéc ni vers l’un des pôles, ni vers l’autre, dans la plupart des points du globe, ruais ]ireudia itne dii'ection moyenire; il sera bien difficile alors de choisir entre les déclinaisons celles dont les jioints de convergence indùjuenl exactement la position du pôle magnétique. Ku supposant (jiie ce fût un seul pùiei(ui agit on même temps sur l’aiguille, il serait impossible ipie la déclinaison, en s’avançant de l’ouest à l’est, fût d'abord occidentale, jmis titille, puis orientale, et cela sur des points très-rapprochés, comme on le trouve dans bf Russie orientale enropéenue; on même d'abord orientale, puis nulle'^, pnis encore orientale, comme cela arrive près iflrkoutsk. Du reste, M. Kuptl'er est peu disposé à admettre l’existence de pôles magnétique.s proprement dits, c’est-à-dire de centres d’actions magnétiques rapprochés des pôles terrestres; il pencherait plutôt vers l’idée de tiaiiss que tuule la ma.«se de la terre est magnétique.

M. Rarlow , qui a réuni les observations les plus imporlantcs relatives à la décUuaisoti faites dans les voyages récents, en ayant soin d’écarter les erreurs provenant de l’atiractiou locale, ii’admet pas non plus quatre pôles magnétiques dans chaque hémisphère; du reste, il s'est surtout occupé de tracer les lignes isogoniques, c’est-à-dire d’égale déclinaison, et les changements qu’elles éprouvent à la surface du globe. U trouve dans l’Océan Indien une ligne sans déclinaLson qui coupe l'équateur et dont la courbure est extraordinaire; les lignes d’égale déclinaison, situées à gaucho de celle-ci, ont une déclinaison occidentale; celles qui sont à droite une déclinaison orientale. On reconnaît encore que dans ce môme Océan, pendant 40 degrés, la ligne sans déclinaison marche presque parallèlement à l’équateur, et que pendant 10 autres degrés elle revient dans le méridien ;

mais comme lorsqu'il n’y a pas de déclinaison, il faut que le pôle, c’est-à-dire le centre d’attraction, soit dans le méridien du lieu, il en résulte que ce pôle doit, pendant iO degrés, coïncider avec le pôle terrestre, ce qui est peu compatible avec l'existence de quatre pôles.

II paraîtrait que c’est vers l’année 1660 que la ligné sans déclinaison aurait traversé l’Océan Atlantique presque à angle droit avec le méridien de nos contrées, comme cela se voit aujourd’hui dans l’Océan Indien. Depuis ce temps elle a été graduellonienl en descendant vers le sud et vers l’ouest, et aujourd’hui elle traverse la partie orientale de l'Amérique du Sud; elle traverse également l’Australie, où depuis soixante ans elle ne parait pas avoir éprouvé de modification.

En résumé, quelle que soit l'opinion qû’on se forme sur l’existence et le nombre des pôles magnétiques, il résulte des recherches de M. Hansteen qu’il existe deux lignes sans déclinaison ', l’ulie située dans l’Océan Atlantique qui commence sous le 60' degré de latitude nord à l’ouest de la baie d’Hudson, s’avance dans la direction du sud-est à travers les lacs de l’Amérique du Nord, traverse les Antilles et le cap Saint-Roch jusqu’à ce qu'elle atteigne l’Océan Atlantique du Sud où elle coupe le méridien de Greenwich par 65° de latitude sud. Cette ligne est presque droite jusque près de la partie orientale de l’Amérique du Sud, où elle se courbe un peu au-dessus de l’équateur. La seconde ligne sans déclinaison, qui est remplie d’inilexionsy commence au 60’ degré de latitude sud, au-dessus de la Nouvelle-Hollande qu’elle traverse, s’étend dans l’archipel Indien en se partageant en deux branches qui coupent trois fois l’équateur. Elle passe d’abord au nord de ce dernier, à l'est de Bornéo; elle revient ensuite et passe au sud entre Sumatra et Bornéo, et traversant de nouveau l’équateur au-dessous de Ceylan d’où elle passe à l'est au milieu de la mer Jaune, elle se dirige ensuite le long de la côte de la Clrine, puis redescend

' On a généralement admis qu'il existait sur le globe trois lignes sans déclinaison; mais il résulte des travaux de M. Hansteen que deux seulement sont bien déterminées, et que la troisième ne comprendrait qu'un très-petit nombre de points isolés.

234 RAPPORTS DE l’ÉLECTRICITÉ AVEC LES PHÉNOMÊ]«ES NATURELS, de nouveau au nord en faisant tin grand coude semi-circulaire, qui se termine à la mer Hlanche. Du reste, la détermination des positions variables des lignes sans déclinaison n’a d’autre utilité que d’indiquer par leur changement celui de la direction des forces magnétiques sur l’ensemble de la surface du globe. Mais pour que célte détermination fût bien exacte, il faudrait connaître quels sont au même momejit tous les points oïl l’aiguille de déclinaison est exactement dirigée dans le plan du méridien terrestre.

La conception des pôles magnétiques, commode pour fixer les idées sur la direction des forces du magnétisme térrestre , a cependant l’inconvénient do conduire à considérer ces pôles comme étant véritablement des centres d’où émanent les forces magnétiques, ce qui n’est point le cas; d’un autre côté, elle n’a pas l’avantage, à ce qu’il parait, de satisfaire à toutes les exigences des observations. Aussi M. Duperrey a-t-il cherché à se représenter l’état magnétiijue des différents points du globe d'une maniéré indépendante de touta idée sur la position et le nombre des pôles magnétiques. Partant d’un point quelconque et cheminant toujours dans le sens de la direction de l’aiguille aimantée, d’abord vers le pôle nord, ensuite vers le pôle sud, et relevant tous les points par lesquels il a passé, il forme une courbe qui réunit tous ces points, et qui est pour lui un méridien magnétique. Prenant ensuite un autre point voisin du premier, il trace de la même manière un second méridien magnétique qui rencontre nécessairement le premier en deux points situés, l’un vers le pôle nord, l’autre vers le sud. En traçant sur le globe un certain nombre de ces méridiens et prenant les points d’intersection de deux méridiens voisins, on a dans chaque hémisphère une courbe fermée résultant de la réunion de tous ces points d'intersection, et on peut admettre, si l’on veut, que le pôle magnétique de chaque hémisphère se trouve au centre de l’aire renfermée par ces courbes. M. Duperrey a tracé sur les mêmes caries, outre les méridiens magnétiques, des courbes normales aux méridiens, et qu’il a appelées parallèles magnétiques. Celle de ces courbes perpendiculaires qui passe parle milieu du méridien serait l’éuualeur magné-

UàGN£tISME TERRESntS. • 235

tique, mais elle diffère de la courbe qui passe par tous les points de nulle inclinaison à laquelle on a en général réservé le nom d’équateur magnétique, et de celle qui passe par tous les points d’intensité minimum qui n’est point non plus la mémo exactement que celle d’inclinaison nulle , quoiqu’on lui ait aussi donné le nom d’équateur magnétique.

Les lignes d’égale inclinaison, soit isocliniques, seraient les vrais parallèles magnétiques analogues aux parallèles terrestres, si on considérait la ligne d’inclinaison nulle comme l’équateur magnétique. Mais elles ne sont point régulières et sont d’autant moins parallèles entre elles qu’elles se rapprochent davantage des régions polaires.

M. Duperrey estime que les lignes d’égale inclinaison ont, comme celle d’égale déclinaison , l’inconvénient de n’étre pas l’expression d’un fait dépendant uniquement de l’action du magnétisme, car elles expriment deux faits à la fois, l'un qui dépend uniquement de l’action du magnétisme, l’autre de la direction particulière que suit chaque verticale. La ligne sans inclinaison ne peut donc pas, d’après cela, être considérée comme l’équateur magnétique; toutefois M. Duperrey, ayant cherché quelle serait la figure du véritable équateur magnétique, c’est-à-dire d’une courbe qui'ne dépendrait d’aucune cause étrangère au magnétisme , et par conséquent dont la condition serait d’être perpendiculaire à tous les méridiens magnétiques et dont la moyenne des latitudes nord et sud serait zéro, ce qui est à peu près la moyenne des latitudes de la ligne sans inclinaison , il a* trouvé que cette courbe ne diffère pas beaucoup de la ligne sans inclinaison. Le plan moyen de , cette nouvelle courbe fait avec le plan de l’équateur terrestre un angle de 10°o4', et son axe, qui semble exprimer la direction suivant laquelle le globe est aimanté, perce la surface de la terre en deux points situés dans les régions polaires, l’un à 79*6' latitude nord et 71*31' longitude ouest, l’autre à 79*6' latitude sud et 108*28' longitude est. Or le plan moyen de la véritable ligne sans inclinaison, telle qud’a tracée M. Duperrey au moyen de deux cent soixante-dix observations qu’il a re-^ cueillies, fait un angle de 10*49' avec l’équateur terrestre et

236 RAPPORTS DE l'ÉLECTRICITÉ AVEC LES PHÉNOMÈNES NATURELS.

perce la surface du globe en deux points situés, l'un à 79°11' latitude nord et 78“10' longitude ouest, et l’autre à 79°M' latitude sud et 101°40' longitude est; la différence n'est donc pas bien grande entre ces deux plans'. Il faut remarquer cependant que les extrémités de l'axe de l'équateur magnétique, tel qu’il résulte de la ligne sans inclinaison, aussi bien que de la ligne perpendiculaire aux méridiens magnétiques, ne coïncident point avec les points de la surface du globe où l’aiguille affecte la direction de la verticale, et qu’on nomme pour cette raison pôles magnétiques. En effet, M. Duperrey ayant pu, dans sa recherche des méridiens magnétiques, déterminer exactement la position de ces points, a trouvé que l’un était situé à 7(H0' latitude nord et 100”40' longitude ouest et l’autre k 75° latitude sud et 136“ longitude est. Il remarque avec raison que la non coïncidence des pôles avec les extrémités de l’axe de l’équateur magnétique, n’est point une raison pour repousser l’idée que le noagnétisme terrestre provienne de deux centres d'action, pourvu que ces centres soient voisins du centre de la terre, car il sufût que ces deux centres soient sur une corde voisine parallèle à l’axe de l’équateur magnétique, pour que les pôles magnétiques de la surface soient aux extrémités d’une seconde corde à peu près parallèle, mais située au-delà de celle-ci par rapport au centre du globe.

Nous avons déjà vu qu’une des circonstances qui compliquent l’étude de la distribution du magnétisme sur le globe

■ Il résulte du travail de M. Duperrey que la ligne sans inclinaison (équateur magnétique) ne rencontre la ligne équinoxiale que dans deux points, lesquels sont presque diamétralement opposés, et situés, l'un dans l’Océan Atlantique, l'autre dans le Grand Océan, é peu prés dans le plan du méridien de Paris; que U où cet équateur ne rencontre que quelques Iles éparses, il ne s'éloigne que bien peu de la ligne équinoxiale, qu'il s'en éloigne davantage lorsque les Iles se multiplient, et ne parvient A son maximum d’excursion, soit au nord, soit au sud, que dans les doux grands continents qu'il traverse, qu'enfln il existe entre les sections australe et boréale de cette courbe singulière, une symétrie remarquable, beaucoup plus parfaite qu’on ne l’avait d'abord supposée.

* Cette détermination est très-rapprochée de celle qu'a obtenue directement le capitaine Ross, et qui est de 70° 6' 17" latitude nord, et 96" 4S' 18" longitude ouest,

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. ■ UAG!(ÉTISM£ TERRESTRE. 237

terrestre, c’est le défaut de parallélisme entre les lignes d'égale inclinaison et celles d'égale intensité', défaut constant et qui ne provient point d'irrégularités accidentelles. Ce point résultait déjà des observations de M. de Humboldt; il résulte également des recbercbes de M. Hansteen, comme nous l'avons remarqué. M. Duperrey, qui a complété le travail de M. Hansteen sur les lignes isodynamiques çn ce qui concerne l’hémisphère austral, a obtenu à cet égard des résultats dont l’exactitude se trouve parfaitement confirmée par les observations toutes récentes du capitaine Filz-Koy. Un principe assez important que M. Duperrey a mis en évidence, c’est que ces lignes isodynamiques coupent à angles droits les directions de l'aiguille de déclinaison, soit les méridiens magnétiques; ce Ëont donc ces lignes qui seraient les véritables parallèles magnétiques. L’équateur magnétique serait alors par conséquent la ligne passant par les points de tous les méridiens dont l’intensité est la plus petite; ce qui ne signifie point que cette intensité minimum y soit partout la même, car elle varie de l’unité à ü,8f)7; aussi les lignes isodynamiques voisines de l’équateur magnétique viennent s’y terminer obliquement sans passer outre. Au fond, quoique la ligne des pins petites inteusilés magnétiques ne soit pas la même que la ligne sans inclinaison, ces deux courbes ne sont pas très-éloignées l’une de l’autre, suivant l’opinion de M. Duperrey, comme nous l’avons vu plus haut, quand nous avons montré qu’il n’y a pas une grande différence entre l’équateur magnétique tel que M. JJuperrey le définit et l’équateur magnétique déterminé, soit par la ligne sans inclinaison, soit par la ligne des intensités mininia. Nous avons déjà fait remarquer que AI. Duperrey diffère de M. Hausleeu, non-seulement en ce qu’il ne croit pas nécessaire d’admettre quatre pôles magnétiques, mais en ce qu’il trouve que l'intensité magnétique moyenne de l'hémisphère, austral est supérieure à celle du boréal, la première étant f,ülo2 si la seconde est représentée par l’unité.

La question de l'iutensité magnétique est au fond celle dont

' Il ciiste nranmoins, comme nous l'avons établi dans $ l", une relation intime entre t’incllnalsoa et l'intensité (Voyez plus haut, p. }I4).

238 RAPPORTS DE l’ÉLECTRICITÉ AVEC lES PÜÉSOMÈNES NATTREIS. l’élude peut jeter le plus de jour sur le magnétisme terrestre ; eu effet des trois espèces de ligues magnétiques, lignes d'égale déclinaison, lignes d'égale inclinaison et lignes d’égale intensité, les dernières sont les plus importantes, car elles expriment l'égalité des résultantes magnétiques en tous les points de la surface de la terre par où elles passent, et indépendamment de toute autre considération étrangère au magnétisme; ce qui n’a pas lieu avec les deux autres espèces de lignes. Mais il faut recoDuatlre que l'exacte détenninalion des intensités présente de grandes difücullés ([uand il s'agit de comparer celle d’un lieu avec celle d'un autre, et il eu résulte quelquefois des divergences parmi les observations qui obligent de laisser certaines questions en suspens. Ainsi d’après M.-Fitz-Roy l'inleilsité magnétique serait un peu plus faible à l'Ile de Sainte-Hélène qu'à nie de l'Ascension où passe la ligne sans inclinaison, landisapie le fait contraire résulte positivement des observations de M. de Tessan. Cependant la science possède un très-grand nombre de déterminatious d'intensité dignes de toute confiance, et nous eu avous déjà indiqué plusieurs eu parlant des lignes isodynauiiques de M. Uansteeu; sans les rappeler, bornons-nous à remarquer que le rapport qui existe entre la plus faible et la plus forte intensité est supérieure au rapport de 1 à 2; en effet les intensités observées à New-ïork et à Ilobart-Town, comparées à celles de Saiute-Hélèue, soùt comme 1,81 est à 0,84 ou comme 2,10 est à 1 ; il est même probable que ce rapport peut s'élever à celui de 2,5 à 1.

Il résulte, ainsi que nous l'avons vu, des recherches nombreuses sur L' intensité magnétique faites par Uumboldt, puis par llumboldl et Gay-Lussac et après eux par MM. llanstcen, Sabine, Ermanu, Quelelel, Forbes et bien d'autres> que l’inlensité va en augmentant à mesure que, s’éloignant des régions équatoriales, on s'approche des régions polaires. Voici môme la loi ,des variations qu'on peut tirer du tableau des observations depuis l’équateur magnétique jusqu'au pôle magnétique boréal.

loclinaitou, ' lotcniiléi

üf . ' l.-l

MAGNÉTISME TEBBESTTIE

IbcUoumdi.

ai*

IntéDftitci,

L'influence de la hauteur syr l’inclinaison et l'intensité magnétiques serait intéressante à connaître. Malheureusement les observations propres à résoudre cette question font défaut. On avait bien conclu de l'observation faite par MM. Biot et Gay- LusSac dans leur voyage aérostatique que le décroissement de la force magnétique à h hauteur à laquelle ils étaient parvenus, n'était pas sensible. Mais on n'avait pas fait attention que la différence de température étant de 40° entre la surface du sol et ia région aérienne où Gay-Lussac fit osciller son aiguille, cette aiguille avait acquis un magnétisme plus fort par l’elfet de l'abaissement de température, ce qui fait qu’elle aurait dû osciller •plus vite si le magnétisme terrestre avait agi sur elle avec autant d’intensité que près du sol. Celle vitesse étant demeurée la même, il faut en conclure que la force magnétique du globe a diminué avec la hauteur. Cette diminution de la force magnétique avec la hauteur résulte également des observations faites en 1829 au sommet du mmit Elbrouz (dans le Caucase) par M. Kuplfer. 11 est probable aussi que c'est à la diminution d'intensité qu'on doit attribuer la diminution d'inclinaison que j’ai eu l’occasion d'observer à l'Hospice du grand Saint-Bernard en 1829, avec M. le professeur Gautier, au moyen d'une excellente boussole d'inclinaison de Gambey. J’avais trouvé à Genève le 15 juillet que l'inclinaison était de 65*, 42', 8; au grand Saint-Bernard, d'après des observations faites le 20 et le 21 juillet, elle était de 65°, 9', 8, ce qui fait une différence de 0°, 33' entre Genève et le Saint-Bernard; retranchant pour la différenee de 22' de latitude, 0°, 16', 8, ainsi que l’observation directe indique qu'il faut le faire, il reste une différence de 16', 2 due uniquement à la difl'érence de hauteur. Déjà Schukburgh avait trouvé une différeuce de 20' entre l'incli-

240 RAPPORTS DE l' ÉLECTRICITÉ ATEC LES PHÉNOMÈNES NATURELS.

naison à Genève el rinclinaison au sommel du Mole. On ne peut attribuer dans ces deux cas les différences à une attraction exercée par la masse de la montagne quand l’observation se fait au bas, puisque la station inférieure (Genève) était sufiisamnieut éloignée du voisinage des montagnes pour qu'on pût y regarder leur action sur l'aiguille comme insensible. 11 n'y a pas de doute cependant que les différents éléments magnétiqueS( et en particulier l'intensité, ne soient influencés dans bien des cas par des circonstances locales ; c'est ce qui résulte au reste d'une manière évidente des recherches, soit de .M. Forbes, soit de M. Bravais sur le décroissement de l'intensité horizontale avec la hauteur. M. Forbes a déduit d’une longue série d'observations qu'il a faites dans les Alpes et dans les Pyrénées un coefficient de diminution égale à 0,000034 pour cent pieds anglais, maisM. Bravais estime que ce coefficient est trop fort pour les Alpes; d’après ses propres observations, le décroissement avec la hauteur dans les stations qui entourent le Mont-Blanc ne serait au plus que 0,001 par kilomètre, ce qui ne ferait que 0,0000033 par cent pieds, coefticient dix fois moindre que celui de M. Forbes. M. Bravais croit qu'en ce qui concerne les Pyrénées les résultats de M. Forbes sont beaucoup plus favorables à l'opinion d'un décroissement de l'intensité horizontale. M. Forbes avait trouvé en effet pour les Pyrénées une diminution de 0,000053 pour cent pieds anglais , qui correspond à 0,000054 pour un kilomètre; et en tout cas le décroissement serait beaucoup plus rapide dans les Pyrénées que dans les Alpes.

L’analyse que nous venons de faire de la distribution des forces magnétiques sur la surface du globe, nous montre que cette distribution, quoique présentant bien des irrégularit'és locales, est soumise cepeiidaut à des lois générales qui se reconnaissent toujours; c'est ce que nous ferons ressortir, plus loin, d'une manière plus explicite que nous ne l'avons encore fait; mais nous devons auparavant nous arrêter sur un point essentiel, que nous avons déjà signalé, et qui est destiné à jeter un grandjour sur l'origine du maguétisme terrestre, savoir la vàriation qu'éprouPvent constamment chacun de ses éléments.

MAGNÉTISME TERRESTnE. 241

Nous avons déjà parlé des variations séculaires , mais il existe en outre des variations annuelles et des variations diurnes. La variation diurne consiste dans le changement continuel de direction et l’intensité qu’éprouvent pendant les vingt-quatre heures qui constituent un jour, la force du magnétisme terrestre en un lieu déterminé ; aussi se manifeste-telle tous la forme de variations diurnes de déclinaison, de variation diurne d’inclinaison et de variation diurne d’intensité. Si, ne nous occupant. que de la première de ces variations, nous prenons la moyenne entre les positions extrêmes qu’affecte l’aiguille dans les vingt-quatre heures par rapport au méridien terrestre du lieu d’observation, ou, ce qui revient au même, entre son maximum et son minimum de .déclinaison dans un même jour, différence qui constitue l’amplitude de la variation, nous obtenons la déclinaison absolue moyenne du jour '.La variation annuelle se déduit delà comparaison de ces déclinaisons moyennes du jour; dans ce but on les groupe par mois, et on prend la différence qui existeentre les moyennes mensuelles maxima et mtnima, en ayant soin de tenir compte de la variation séculaire qui influe d’une manière différente sur les mois du commencement et sur ceux de la fin de l'année.

Enfin la variation séculaire elle-même s’obtient en prenant la raovenne des déclinaisons moyennes diurnes ou mensuelles de l’année, et en la retranchant de celle de l’année précédente ou suivante, selon que l’aiguille tend à se rapprocher ou à s’éloigner du méridien terrestre. Il faut avoir soin de ne point confondre la variation mensuelle avec l’amplitude moyenne de la variation diurne de chaque mois. Ainsi, si je prends pour chaque mois de l’année la moyenne de l’amplitude de la déclinaison qui a lieu chaque jour à une même heure, je puis trouver de grandes différences à cet égard entre les différents mois, difiérences qui, par contre, peuvent devenir très-faibles

> Ce mode de dèlcrmination n'est point à l'abri de toute objection. M. Aimd montre , par une suite d'observations , que le résultat auquel II conduit peut (lilTércr beaucoup de celui qu'on obtient en prenant la moyenne des obserralions faites toutes les heures pendant vingt-quatre heures.