iÜ
Avril
Mai
Juin
3' 70 Hiver.
Juillet
12' 70 Eté
Août
Septembre
Octobre
41'ül
Novembre
12' 0.7 Été.
Dt’cembre
4’47 Hiver.
Mais l'opposition u'exisle plus si, au lieu de la Tariation de la déclinaison , il s'agit de la vurialion de l'intensité. Ainsi à Toronto, pendant que le soleil est dans l'héniisphère austral, l’inclinaison est de 0,'88 au-dessus, et l'intensité horizontale de 0,0015 au-dessous de leur iiioyi nue respective; tandis que, quand le soleil est dans l'hémisphère boréal, c’est O'O au-dessous, et 0,0011 au-dessus. La somme dos différences d’inclinaison correspond à 0,007 de variation dans la composante horizontale de l'intensité, ce qui amène à conclure que l'intensité totale a son maximum en hiver et son minimum en été. A Uobart-Tüwn, l'inclinaison est de 0' 89 au-dessous de la moyenne quand le soleil est dans l'hémisphère boréal, et de ü'85 au-dessus quand il est dans l'austral ; la composante horizontale de l’intensité est également plus grande que la moyenne à Hobart- Town, du mois d’octobre au mois de février ; de sorte qu’on doit en conclure que l’intensité totale y est plus considérable à cette époque de l’année. Ainsi c’est à la même époque, savoir dans l’intervalle compris entre octobre et février, qui est l’hiver pour Toronto et l’été pour Ilobart-Town, et non à des époques opposées, que l’inclinaison et l’intensité totale sont à leur maximum, tandis qu’elles sont à leur minimum dans l’intervalle compris entre avril et août, qui est l'été pour Toronto et l’hiver pour Ilobart-Towu. Il se trouve donc que la partie de l’année où la force magnétique est la plus plus grande cl l’aiguille d’incli-
MÂGHÉTISUK TKRHtgTHE. 2o9
naison la plus rapprochée de la verticale, dans les deux hémisphères également, correspond à l'époque où la terre est la moins éloignée du soleil et où elle se meut le plus rapidement dans son orhite. Ce résultat indique l'existence d' une influence générale sur tout le globe, ayant une période annuelle, et semble désigner le mouvement de la terre dans son orbite comme pouvant acheminer à une explication de ce changement périodique. Toutefois, en ce qui concerne les variations diurnes de déclinaison, Toronto et IIobart-Town suivent la loi générale. L'amplitude de ces variations est, pour chacune des stations, de 12' environ dans les mois d'été ('d’août à octobre pour Toronto, et d’octobre à mars pour Hobart-Town), et de 4 à G' dans leur hiver respectif, ainsi que cela résulte du tableau ci-dessus.
il paraîtrait aussi que la position de la lune par rapport à la terre n’est pas sans influence sur les mouvements de l'aiguille aimantée. M. Planiamour, daus un travail très-complet sur les variations des divers éléments magnétiques à Genève pendant les années 1842 et 1843, avait déjà signalé cette influence. Après avoir montré, par la comparaison des variations qui ont lieu dans un même jour d’une heure de la journée à l’autre, que la déclinaison croit de 8 heures du malin, où elle est la plus faible, jusqu’à 1 heure après midi, époque du maximum, et qu'il y a le soir un second minimum et un second maximum, M. Planiamour, passant à l'examen des variations qui ont lieu à la même heure de la journée d’un jour à l'autre, avait trouvé que la décliuaispn à la même heure va en augmentant pendant quelques jours, puis en diminuant jusqu'à ce qu'elle arrive à un second minimum. Le temps compris entre un maximum et le minimum suivant est d’un peu moins de 14 jours, et il est le même que l’intervalle compris entre un minirpom et le maximum suivant. La diil'érence moyenne entre un maximum et un minimum est de 3'7o. Il semble naturel de chercher la cause de ces variations dans le mouvement de la lune , qui offre des périodes analogues.
M. Kreil et M. Sabine ont tous les deux également cru remarquer l’influence lunaire sur le mouvement de l’aiguille, mais sous une autre forme. Pour se rendre compte de cet effet, ils
260 RAPPORTS DE l'ÉLECTRICITÉ AVEC LES PUÉNOMÈNES NATURELS.
ont disposé les vingt-quatre observations faites dans un jour solaire de façon que chacune d'elles fût placée dans un tableau dans l’heure lunaire dont elle se rapproche le plus*. De celte manière, la moyenne des observations faites à chaque heure lunaire indiquera la direction relative de l'aiguille à chacune des 24 heures lunaires, c'est-à-dire à 0 heure quand la lune est au méridien supérieur, à 12 heures quand elle est au méridien inférieur, à 6 heures et à 18 heures quand elle est à 90" du méridien , et aux heures intermédiaires quand elle correspond à un angle horaire intermédiaire. Maintenant, quand cela est fait et qu’on a groupé ensemble un certain nombre de lunaisons de manière à contre-balancer et à diminuer par conséquent l’influence des autres causes perturbatrices, on trouve que la direction de l'aiguille subit un changement régulier et périodique dans l’espace d'un jour lunaire; il y a deux époques de maximum de déviation vers l'est et deux de maximum de déviation vers l'ouest, entre deux passages consécutifs de la lune au méridien supérieur de la station ; le changement de position est continu de l'une des déviations extrêmes à l’autre. En raison de la différence qui existe entre les temps solaires et les temps lunaires, les observations groupées sous une certaine heure lunaire finissent par comprendre toutes les heures solaires successives; et par conséquent, quand on prend la moyenne d'un grand nombre d’observations, toute variation provenant de l’action du soleil doit se trouver compensée.
Si l’on compare sous le rapport de l’action lunaire les trois stations de Toronto, d’Hobart-Town et de Sainte-Ilélène (le travail n’a pas encore été fait pour le Cap), on remarque qu’à Uobart-Town et à Sainte-Hélène, situées toutes les deux dans l'hémisphère sud, les déclinaisons occidentales sont les plus
' On sait que les heures complécs en temps lunaire durèrent de celles comptées en temps solaire, en ce qu'il s’écoule en moyenne 2A heures 40' de temps solaire entre deux passages consécutiTs delà lune au méridien. L'heure lunaire est donc un peu plus grande que riicurc solaire, et les observations faites à des intervalles réguliers de temps solaire, ne correspondent pas exactement i des intervalles réguliers d'heures lunaires.
MAG?IÉTISME TERRESTRE. 261
considérables*, tandis qu'à Toronto, dans l’hémisphère nord, ce sont les orientales. Il y a un autre trait de différence bien marqué entre Toronto et Hobart-Town, quant à l’heure lunaire à laquelle se produisent les déclinaisons extrêmes orientales et occidentales ; à Toronto , les orientales ont lieu presque exactement au moment du passage de la lune au méridien supérieur et inférieur, et les occidentales après la 6* et la 1 8' heure lunaire. A Hobart-Town , les déclinaisons occidentales ont lieu environ deux heures après le passage de la lune , et les orientales deux heures avant la 6‘ et la 18* heure lunaire. Ces différences peuvent sans doute donner quelques notions sur la puissance magnétique de la lune, mais avant de pouvoir en tirer des conséquences sous ce rapport, il serait nécessaire de connaître les effets correspondants produits sur les autres éléments magnétiques, l’inclinaison et l’intensité; or, on ne les a pas encore déterminés.
M. Sabine remarque que dans la variation magnétique occasionnée par la lune, on ne trouve aucune trace de la période décennale découverte par Lamont , dans toutes les variations qui dépendent du soleil , et qui parait être confirmée par l’ensemble des observations.
11 résulte de l’analyse que nous venons de faire des observations relatives au magnétisme terrestre, observations dont nous n’avons pu donner qu’une idée abrégée malgré l’étendue que nous leur avons consacrée , qu’au milieu d’une si grande diversité dans la valeur des nombreux éléments magnétiques que nous avons étudiés, on peut cependant découvrir quelques lois générales auxquelles ces éléments sont soumis. Le principe fondamental c’est que les éléments magnétiques sont à la fois dépendants du temps, c’est-à-dire de l’époque de l’observation, et de l’espace, c’est-à-dire du lieu de l’observation. Nous avons vu que dans un même lieu la déclinaison, l'inclinaison et l’intensité éprouvent des changements soit réguliers et périodiques , soit irréguliers. Les premiers sont à la fois séculaires
' C’eat toujoan du mouTrment du pAle nord de l’aiguille qu'il t'agit, auul bien dane llidinlapbère austral que dans le boréal.
262 RAPPORTS DE l’ÉLECTRIClTÉ AVEC t.ES PHÉNOMÈNES NATURELS.
suivant une périodo (ionl les termes ne sont pas encore connus faute d’observations assez prolongées, annuels, ce sont les moins prononcés, et enfin diurnes, ce sont les plus complexes, car ils varient dans leur grandeur avec les différents mois de l’année et même avec les années, étant sous ce rapport soumis à une période décennale. Quant aux changements irréguliers, ils paraissent obéir eux-mêmes à certaines lois , soit quant aux époques, soit quant aux lieux de leur apparition ; car, chose asseï remarquable , ils se montrent d'une manière presque toujours simultanée dans les lieux du globe les plus distants les uns des autres, constituant ce que M. de llumboldt appelle des orages magnétiques.
L’influence du lieu d’observation sur les éléments magnétiques est également considérable ; mais elle ne peut être évaluée exactement qu’aulant qu’on tient compte du temps, puisque sans cela aucune comparaison ne serait possible sous ce rapport entre les divers points du globe. Voici en quoi peut se résumer cette influence du lieu :
1“ La déclinaison ne parait pouvoir être rattachée ni de près, ni de loin, à la position géographique; les lieux où la déclinaison est nulle, c’est-à-dire dans lesquels la direction de l’aiguille aimantée coïncide avec le plan du méridien terrestre paraissent déterminer par leur situation sur le globe trois lignes différentes dont deux surtout bien marquées, qui ont la forme générale de méridiens, mais ne sont nullement ni régulières , ni stables. L’une de ces lignes passait à Paris en 1663 ; elle a eu dès lors un mouvement vers l’ouest, qui parait s’èlre arrêté, et elle passe maintenant par Philadelphie. Quant aux lignes qui passent par les points qui, sans avoir une déclinaison nulle, ont la même déclinaison, et qu’on a nommées méridiens magnétiques, elles sont très-irrégulières également et ne forment point des grands cercles de la sphère.
2* L’inclinaison et l'intensité paraissent marcher en général ensemble. Ces deux éléments ont leur moindre valeur dans les régions équatoriales; toutefois, la notion d’un équateur maguélique, c’est-à-dire d'une ligne passant sur la sphère terresti'e par tous les points à la fois où l’inclinaison serait nulle et
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MAGNÉTISME TFBRF.STnE. 263
l’intonsité aurait sa moiniire valeur, ne parait pas pouvoir être admise, sinon très-approiimativcmcnt. Mais à partir des régions équatoriales, on voit, à mesure qu’on s’avance vers les régions polaires, dans l’un comme dans l’autre hémisphère, l’intensité aussi bien que l’inclinaison, augmenter d’une manière sensible et assez régulière, quoique cependant elles soient loin d’être les mêmes dans des lieux situés sur les mêmes parallèles. Malgré cette uniformité approximative de la marche de l’inclinaison et de l’intensité, ce n’est pas aux points où l’inclinaison est à son maximum , c’est-à-dire à 90° , que se trouve le maximum d’intensité.
3' Les variations ne sont pas les mêmes sur tous les points du globe, quoiqu’elles obéissent en général aux mêmes lois. Ainsi les variations de déclinaison sont de signes contraires dans les deux hémisphères; il n’cxislc point de lieux où elles soient nulles ; seulement dans des points situés entre les tropiques et même dans quelques-uns situés en dehors (tels que le Cap de Bonne-Espérance) , le sens de la variation est pendant une moitié de l’année environ, inverse de ce qu’il est pendant l’autre moitié. Quant à l'amplitude des variations des divers éléments magnétiques, elle augmente en général avec l'intensité absolue du magnétisme lui-même, étant plus considérable, à mesure qu’en partant de l’équateur on se rapproche des régions polaires.
$ 8. Brpotlièac* (Br les ranses riea phénomène* msn'nétlsme
terrestre.
L’examen détaillé que nous avons fait dans le paragraphe précédent des résultats divers et nombreux qu’ont déjà fournis les observations magnétiques si multipliées sur la surface du globe, nous permet maintenant de chercher les causes auxquelles on peut les attribuer.
Un point bien établi, et qui l’avait déjà été par Gilbert, c’est que les forces qui agissent sur l'aiguille aimantée émanent directement du globe terrestre ; la simple analyse de ces forces et de leurs effets le démontre ; la variation de l’inclinaison
264 RAPPORTS DE L'kLECTRICITÉ AVEC LFS PHÉNOMÈNES NATIRELS. et de l'inteDsilé avec la latitude même et avec la hauteur audessus du sol, la nature de l'action directrice, etc., ne sont compatibles qu’avec la notion d’un magnétisme terrestre, c’esU à-dire d’une cause ayant une origine dans la terre. Mais quel est ce magnétisme ? Où réside-t-il ? Quelle est sa forme, sa distribution , son origine? Voilà les questions qui se présentent naturellement.
Gilbert avait cru que la terre est un aimant et qu’elle a par conséquent deux pôles magnétiques assez voisins de ses pôles terrestres; après luiHalley était arrivé à croire que pour expliquer tous les phénomènes du magnétisme terrestre, il fallait admettre l’existence, non pas de deux, mais de quatre pôles. M. llanstcen, plus tard, était arrivé à la même conclusion et avait même assigné la place de ces quatre pôles. Il faudrait, dans cette hypothèse, admettre que la terre serait traversée par deux aimants se croisant dans son centre, et dont les axes formeraient entre eux un certain angle. Il est vrai qu’il existe dans la terre un oxyde de fer magnétique doué de polarité ; M. de Hiimboldta fait des observations curieuses sur le magnétisme polaire de certaines roches et même d’une montagne. Mais, outre qu’on ne peut admettre que la terre renferme une assez grande quantité de ces roches magnétiques pour constituer le magnétisme terrestre, on ne comprendrait pas à quoi tiendrait la distribution régulière qu’affecterait leur polarité magnétique. Elles ne peuvent donc jouer d’autre rôle que celui de déterminer des anomalies locales dans la direction générale de l’aiguille aimantée, ou dans l’intensité du magnétisme terrestre.
Au reste , l’hypothèse de pôles magnétiques dans l’intérieur de la terre avait été soumise au calcul par M. Biot qui avait trouvé que pour faire rentrer dans cette hypothèse toutes les observations relatives au magnétisme terrestre , il fallait nécessairement admettre que les deux pôles étaient très-rapprochés l’un de l’autre et à très-peu de distance du centre de la terre. Mais les nouvelles observations, qui ont été faites depuis le calcul de M. Biol, c’est-à-dire depuis quarante ans , ne sont plus compatibles avec l’hypothèse de deux pôles égaux et contraires situés d’une manière quelconque dans l’intérieur de
MAGMÉTISMK TERnESTRE. 20o
noire globe ; c'est ce qu'a démontré M. Pouillet, qui, en fondant sur celle hypothèse une formule générale , s’est assuré qu'elle ne pouvait point représenter les résultats des observations, qu’il n’y avait en particulier aucune possibilité de représenter avec une approximation suftisante l’ensemble des déclinaisons observées^ ni même des déclinaisons qui appartiennent à l’équateur terrestre ou à un parallèle quelconque, et que cette impossibilité ne résulte pas même des incertitudes qui peuvent exister sur le véritable tracé de l’équateur magnétique. Le calcul montre que, si le magnétisme de la terre était dû à deux pôles magnétiques égaux et contraires situés d’une manière quelconque , il devrait y avoir une exacte symétrie des déclinaisons, aux extrémités d’une même ligne passant par le point où l'axe magnétique traverse l’équateur; or au contraire ou voit sur la circonférence de l’équateur une dissymétrie frappante; au lieu de deux points où la déclinaison est nulle ou en trouve trois; et au lieu d’avoir des maxima de déclinaison égaux et opposés, il arrive que l'un de ces maxima surpasse l’autre de plusieurs degrés. H est donc évidemment impossible d’expliquer les phénomènes magnétiques en supposant que pour tous les points de la terre les centres d’action soient les mêmes.
L’hypothèse des quatre pôles de llalley et M. de Ilansteen salisfail-clle mieux aux exigences des observations ? Nous le pensons d'autant moins que les points auxquels .M. Ilansteen a appliqué la dénomination de pôles n’en ont point les caractères; ce sont seulement, comme M. Sabine l’a fait voir, les points de la plus grande intensité magnétique pour deux systèmes qui se distinguent l’un de l’autre par la différence dans le degré de la variation séculaire à laquelle les phénomènes paraissent être sujets dans chacun d'eux. U’ailleurs, pourquoi seulement quatre pôles et deux aimants , une fois qu’on ne peut s’arrêter à l’idée naturelle de deux pôles et d’un seul aimant? Ajoutons encore contre l’hypothèse de pôles magnétiques proprement dits, situés dans l’intérieur du globe, l’impossibilité de concilier l’existence de centres magnétiques puissants plus ou moins près de celui de la terre, avec l’existence bien probable dans cette portion du
266 RAPPORTS DE l'ÉI.ECTRICITÉ A\TC LES PRÉNOMÈ.NES >ATIRELS.
globe, d’une Irés-haule température qui est incompatible avec un magnétisme prononcé.
L’opinion de Gauss, que tout l’ensemble du globe est magnétique et qu'il existe un grand nombre de centres magnétiques, nous parait infiniment plus rationnelle. Seulement M. Gauss est obligé d’assigner à chaque portion du globe une puissance magnétique moyenne considérable, savoir à chaque huitième de mètre cube la force magnétique d’un barreau aimanté capable de supporter le poids d’une livre.
M. Barlow, après avoir démontré que ni la présence d’un seul aimant, ni l’arrangement de plusieurs aimants dans l’intérieur du globe, ne pourraient produire les phénomènes du magnétisme terrestre, estime qu’on peut, au contraire, en rendre très-bien compte en admettant , comme Ampère , des courants électriques circulant autour du globe terrestre dans la direction à peu près de l’est à l’oUest. Il a cherché à confirmer cette hypothèse en distribuant sur la surface d’un globe en bois une série de courants électriques disposés de façon à produire sur une aiguille aimantée soustraite à l’influence terrestre et placée dans diverses positions, le même genre d’action que la terre lui imprime dans des positions analogues ; et l'expérience a confirmé ses prévisions, du moins d’une manière générale.
Nous sommes très-disposé à croire que les forces qui produisent le magnétisme terrestre ont leur origine dans la portion solidifiée, c’est-à-dire dans l’écorce solide du globe terrestre, ce qui n’empêche pas que les points d’application de leurs résultantes puissent être quelque part dans l’intérieur du globe plus ou moins près de son centre. Dès lors l’idée de courants électriques circulant dans cette enveloppe solide et formant un solénolde plus ou moins compliqué, nous paraît la plus naturelle. Mais d’où naissent ces courants et quelle est la cause qui détermine leur direction ? Nous avons bien admis, pour expliquer l’électricité atmosphérique, vine production d’électricité résultante d’actions chimiques qui ont lieu dans l’intérieur du globe terrestre; mais nous ne pourrions comprendre comment ce développement d’électricité pourrait donner naissance à des
MAGNÉTISME TERBESTKE. 267
courants circulants de l'est à l’ouest. Cette direction doit être évidemment liée au mouvement de rotation de la terre qui a lieu de l'ouest & l’est ; et par conséquent ce n'est que dans l'existence de courants d’induction provenant d’une action magnétique extérieure à la terre , mais susceptible de s'exercer sur elle , qu’on pourrait trouver la confirmation de l’hypothèse d’ Ampère adoptée par M. Barlow.
En eiïet, les courants d’induction sont liés plus ou moins, quant à leur direction, avec le sens du mouvement du corps induit; et on sait qu’en faisant tourner rapidement sur son axe un corps rond , sphérique par exemple, sous l’influence d’un pôle magnétique, on peut y déterminer des courants induits continus. Mais où serait, quand il s’agit de la sphère terrestre, le corps inducteur? Evidemment on ne peut le trouver que dans la lune ou dans le soleil. La lune exerce bien une influence sur les mouvements de l’aiguille aimantée, mais cette influence est bien faible , et rien ne nous fait découvrir des traces de magnétisme ou d’électricité dynamique dans la lune, dont la masse d’ailleurs est trop petite par rapport à la terre pour supposer qu’elle puisse agir sur elle; ce serait bien plutôt la terre qui pourrait agir sur la lune '.
Ce n’est que dans le soleil que nous pourrions trouver un corps extérieur à la terre capable d’exercer sur elle une action inductrice. D’abord le soleil nous parait posséder des propriétés électro-dynamiques puissantes, car il est bien probable que sa lumière est due à d’énergiques courants électriques qui l’en-
■ En effet, partant du fait que la terre Jouit par une canae ou une autre dea propriétëa d'un gros aimant plus ou moins irréguiier, il est évident que par son mouvement rapide de rotation, clie doit induire dans la lune, dont le mouvement est bien moindre, des courants fermés plus ou moins intenses suivant la conductibilité des matérlaus dont est formé notre satellite. Ce serait l'action de ces courants sur l'aiguille qui expliquerait les légères variations dues à l'influence de la lune. Une question intéreasaiito k résoudre serait, connaissant exactement la distribution du magnétisme terrestre sur notre globe, de rechercher quelle devrait être pour les différentes phases de la lune, la direction des courants Induits sur sa surface par le magnétisme de la terre, et de voir s1 cette dlreetion s'accorderait avec l'effet lunaire signalé par divers obaervaUiirs.
268 RAPI'ORTS DE l'ÉLECTHICITÉ AVEC LES PHÉNOMÈNES NATURELS. lourcDt; du moins il n’existe pas une lumière arlificielle qui ait plus de rapport dans toutes ses propriétés avec la lumière solaire que la lumière électrique, telle que celle qui jaillit entre deux pointes de charbon qui communiquent respectivement avec les deux pôles d’une pile. De plus, les astronomes sont disposés, par des phénomènes d’un autre ordre, à admettre une polarité magnétique dans le soleil. M. Lamont rappelle que Bessel avait déjà mis en avant l’existence d’une pareille force pour expliquer les phénomènes présentés par la comète de Halley, dont une partie de la matière cométaire paraissait attirée par le soleil, et l’autre repoussée dans un sens opposé. Mais, tout en attribuant au soleil une forte puissance magnétique et en reconnaissant que la terre en tournant sous l’influence de celte puissance, doit posséder des courants induits, il y aurait bien des points à examiner avant de faire passer celte simple hypothèse au rang d’une théorie satisfaisante. Il faudrait se faire une idée de la distribution dans le soleil des forces magnétiques pour pouvoir en déduire la direction des courants induits dans le globe terrestre, car, tout en reconnaissant que le sens de la rotation du corps induit a la plus grande part d'influence dans la direction des courants provenant de celle induction, la position du corps imliicleur en a aussi une considérable. Le mouvement de la terre dans sou orbite, et par conséquent son changement de position par rapport au soleil chaque jour de l’année, pourrait-il se concilier avec la direction à peu près constante de son magnétisme?
Quant à l’irrégularité partielle que doit présenter la distribution des courants induits autour de la terre tout en obéissant à la loi générale de la direction de l’est à l’ouest , elle pourrait très-bien s’expliquer par les diflérences dans le degré de conductibilité des couches de l’écorce terrestre. On conçoit très-bien que notre globe ne peut pas être assimilé à une sphère creuse d’une épaisseur et d’une nature parfaitement uniformes, et que par conséquent les courants induits ne peuvent pas y avoir une direction aussi régulière que celle qu’ils affecteraient dans une semblable sphère. On sait déjà par les recherches de (juelques géologues, et plus particulièrement de M. Louis >’ec-
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MAGNÉTlSMfi TEBRESTRE. 269
ker, qai le premier a signalé ce rapprochement, qu'il y a une liaison assez marquée entre les lignes d'égale intensité magnétique et la direction de certaines chaînes de montagnes, et par conséquent de certains soulèvements. Le déplacement séculaire de la direction des forces magnétiques du globe ne serait-il point lié à un travail de soulèvement graduel qui s'opérerait au-dessous de sa surface, et qui, en altérant la distribution des matériaux dont se compose son écorce, modifierait par là le sens des courants induits? Ce serait comme un canal dout la direction serait graduellement changée. Ce qui donnerait quelque probabilité à cette hypothèse, c'est que la déclinaison séculaire du pôle nord de l'aiguille aimantée à l’ouest a coïncidé avec le mouvement des glaces polaires, et en particulier avec l'apparition des banquises, près des côtes du Groenland ; mouvement et apparition que les géologues s’accordent en général à attribuer à un soulèvement graduel du fond de la mer. (juant aux variations d’inclinaison et d’intensité avec la position géographique du lieu d’observation , elles seraient une conséquence rigoureuse des lois de l’électro-dynamique, une fois qu’on admettrait que notre globe est entouré d’une ceinture de courants électriques ayant tous une direction générale de l’est à l’ouest ; et les anomalies que présentent celte inclinaison et celte intensité, aussi bien que la déclinaison, seraient un résultat des irrégularités nécessaires qui existent, à cause de sa nonhomogénéité, dans la masse traversée par les courants induits.
Au reste, l’influence magnétique du soleil n’est pas une hypothèse gratuite ; nous en trouvons une preuve dans la concordance qui existe entre les mouvements magnétiques sur la surface de la terre et les positions diverses du soleil par rapport aux lieux d’observation. On avait d’abord cherché à expliquer cette concordance par une action indirecte du soleil, et à cet égard on avait proposé des hypothèses que nous allons successivement exposer, soit pour montrer en quoi elles sont insuffisantes, soit parce que, si elles ne jouent pas le premier rôle, elles ont du moins une part importante dans l’explication de certains phénomènes du magnétisme terrestre.
La première de oes explications, qui a été essentiellement
270 RAPPORTS RE l'ÉLECTRICITÉ AVEC LES PHÉNOUÈKES NATURELS, développée par M. Aimé , cousiste à attribuer les variations diurnes des éléments magnétiques à des courants thermo-électriques émanés tous du point le plus ccbautié, point qui, se déplaçant avec le soleil, doit faire le tour du globe en vingtquatre heures; de sorte qu'en chaque lieu de la terre, excepté sur le parallèle où est le centre d’action, la direction et la force des courants changent pendant toute la durée du jour. 11 doit résulter de là que les mouvements diurnes de déclinaison sont généralement symétriciues des deux côtés de l'équateur, et le méridien où la température de la croûte terrestre est le plus échauffé se trouvant à peu près celui de 2 heures après midi, c'est vers le lieu où l’équateur est coupé par ce méridien qu’on peut placer le centre où aboutissent les courants thermo-électriques. Les observations faites dans les deux hémisphères sont assez d'accord avec cette hypothèse ; mais elle a contre elle, indépendamment d'une objection générale qui est commune à toutes les explications qu'on rattache à une action indirecte du soleil, le peu de probabilité de l’existence de courants thermoélectri(]ues sur la surface de la terre, soit à cause de l'imparfaite conductibilité de cette surface, soit à cause de la proportion énorme d’eau qu’elle présente; or nous avons vu que les liquides ne sont pas susceptibles de thermo-électricité *.
La seconde explication fondée sur une action indirecte du soleil consiste à admettre l'existence de courants électriques cheminant sur chaque hémisphère des pôles à l’équateur; ces courants seraient la conséquence de la réunion continuelle qui doit avoir lieu entre l’électricité positive qui s’échappant avec la vapeur d'eau de mer, des régions équatoriales vers les régious supérieures de l’atmosphcre se rend de là vers les régions polaires, et la négative qui est restée dans le sol. J’ai cherché à montrer, en développant cette explication, que le sens des courants est d’accord avec celui des variations dont les maxima
(f J L'influence de la température de la surface du glube sur les pliénuméncs du magnétisme terrestre avait déjà été signaiee par M. Ilaiisteen, qui avait fait l'obscrvaticn que la température dans le voisinage de trois de scs quatre p6!cs magnétiques, est beaucoup plus basse que dans d'autres contrées situées sous la même latitude.
et les minima correspondent pour chaque localité aux époques du jour et de l'année où par l'eifet de la position du soleil la température est la plus élevée, et par conséquent l’évaporation la plus forte. Nous reviendrons sur celle explication qui, si elle est, comme nous allons le voir, insuffisante à elle seule pour rendre compte des variations régulières, doit très-probablement être admise pour expliquer une partie des pbcnomènes dont il s’agit, et en particulier les perturbations; car il est certain que l’électricité atmosphérique ou terrestre, que nous avons vu jouer un si grand rôle dans les phénomènes météorologiques, doit exercer une action sur les mouvements de l’aiguille aimantée. Mais la régularité avec laquelle, par les temps d’orage et pendant les plus violentes tempêtes comme par les temps 1rs plus calmes, l’aiguille aimantée accomplit le plus souvent son oscillation, parait peu compatible avec une explication qui forait dépendre cette oscillation uniquement de cette électricité si variable dans ses manifestations.
La troisième explication est celle de Faraday qui attribue les variations magnétiques aux propriétés magnétiques de l'oxygène de l’atmospbère, propriétés qui suivent dans leur degré de force les variations de la température, eu ce sens que le réchauU'ement les atténue, et que le refroidissement les exalte. Suivant le cours du soleil dans ses ellets caloribques sur l’atmosphère, M. Faraday parvient à montrer que les diverses variations qu’éprouve l’aiguille aimantée proviennent des différents états magnétiques de l'atmosphère correspondants à ses divers degrés de température; l'inilueuce des heures du jour et des saisons se trouvant aiusi liée avec les variations de la température qui en résulte pour l’atmosphère. Mais nous ferons à cette explication, outre l’objection générale que nous allons présenter, l’objection particulière que nous avons faite à la précédente, fondée sur la difhculté de faire dépendre les mouvements magnétiques si réguliers dans leur période, d’une action dont l'intensité doit être aussi variable que l’est le récbaulTement par l’elfel du soleil de l’oxygène de l'atmosphère.
L’objection générale que nous pouvons faire à toutes ces explications, iudépeudammeut de la difliculté de les concilier
272 RAPPonTSDE l'électricité àvec les phénouènes naturels. avec la régularilé des mouvements de l'aiguille aimantée, c'est que l'époque des variations, ainsi que l'a très-bien démontré M. Sabine, ne dépend pas de la position du soleil relativement à chaque lieu d'observation, ce qui devrait nécessairement exister si l'action du soleil est une action indirecte provenant de son effet calorifique, mais dépend de sa position absolue, c'est-à-dire de sa présence dans l'un ou l'autre hémisphère; tellement que par exemple la variation diurne change de sens en même temps à Sainte-Hélène et au Cap de Bonne-Espérance, quoique leur latitude soit très-différente, et ce changement a lieu pour les deux stations, lors même que l'une et l'autre sont dans l'hémisphère austral, au moment où le soleil traverse l'équateur, c'est-à-dire aux deux équinoxes seulement, et non au moment où il traverse les parallèles sur lesquels elles sont situées.
C'est donc, avons-nous dit, dans l'action directe du soleil qu'il faut chercher l'explication des variations ordinaires et périodiques des éléments magnétiques; le Père A. Secchi vient de le démontrer par une analyse remarquable qu'il a faite de ces variations et de leurs rapports avec les positions du soleil.
S'occupant d'abord des variations diurnes et annuelles de la déclinaison , le Père Secchi résume les résultats des observations nombreuses faites sur ces variations en quelques principes, que nous reproduisons d'autant plus volontiers qu'ils donnent une idée à la fois exacte et générale de cet ordre de phénomènes, quelle que soit du reste la théorie qu’on adopte pour les expliquer.
i‘ Les variations diurnes de l'aiguille aimantée suivent dans leur cours le temps du lieu d'observation.
• 2* Le pôle de l'aiguille qui se trouve le plus rapproché du soleil (le pôle sud dans notre hémisphère) exécute une double excursion diurne de la manière suivante : il se trouve à un maximum d'excursion occidentale quatre ou cinq heures avant que le soleil passe au méridien du lieu; de là il marche vers l'orient avec une vitesse croissante, dont le maximum se présente vers le passage du soleil par le méridien magnétique, et il atteint la limite de sou excursion orientale une ou deux
MAONÉTISME TEBRESTIIE.
heures après ce passage. Lorstjue le soleil s’abajsse pour se coucher, l'aiguille retourne eu arrière, et ijuan J le soleil passe au méridien inférieur, la même oscillation se répète pendant la nuit, mais avec moins d'amplitude. Les heures limites de ces changements varient avec les saisons ; généralement elles s'avancent en été, et se retardent en hiver. Toutes les variations sont les mêmes dans les deux hémisphères, pourvu qu'on change le nom du pdle dont on suit la marche. Comme les points d'inllexion de la courbe diurne dépendent du passage du soleil au méridien magnétique, si deux lieux situés dans l’hémisphère boréal ont des déclinaisons op])osées, le premier à l'est, le second à l'ouest, les phases du second seront retardées par rapport à celles du premier. Si les lieux qu’on considère ne sont pas dans le même hémisphère, il faudra tenir compte à la fuis de leur décliumsou et de l’oppositiou qui résulte daus leurs mouvements magnétiques, du fait qu'ils sont dans des hémisphères ihtféreuts.
3° L’excursion diurne tle l’aiguille est la somme de deux excursions séparées, dont la première dépend de l'angle horaire et la seconde de la déclinaison du soleil. Ces deux oscillations, en se superposant d'une manière variable, produisent par leurs interférences tous les phénomènes de variation diurne et annuelle ordinaire. C’est ce qu’on peut constater au moyen des observations faites à Toronto, à llobarton, à Sainte-ilélène et au Cap de Uonue-Espérauce, qui montrent que la position de l’aiguille aimantée à un instant quelconque dépend de la situation du soleil, relativement au méridien du lieu et relativement à l’équateur. On peut éliminer l’etlet de l’une de ces causes de façon qu’il ne reste que la seconde. Pour avoir seule la période diurne, on n’a qu’à prendre la moyenne de toutes les observations faites pendant une année à chacune des heures de la journée, et si l’on construit graphiquement une courbe en prenant les heures pour abscisses, et les moyennes de déclinaison ainsi obtenues pour ordonnées, on obtient une courbe qui représente l'oscillation diurne que l’aiguille exécuterait si la déclinaison du soleil était constante. Maintenant ou prend seulement ces moyennes pour chaque mois, on a alors une
Din- -
,gl,
274 nAPPORTS DE l’ÉI,ECTRICITÉ avec les PHiNOMÈNES: RATl'RELS. ’ Cüurbe des moyennes horaires mensuelles qui passe tanlAt audessus, tantôt au-dessous de la première, qui est celle des moyennes horaires annuelles. Pour apprécier l’effet de la déclinaison du soleil, il n'y a qu'à retrancher les ordonnées de la courhe moyenne anmielle des ordonnées de la eourl>e moyenne mensuelle; on obtient ainsi une nouvelle exturbe représentant pour chaqire mois l'eliet du déplacement du soleil. On remarque que ces rotirbes mensuelles sont d’une forme pareille à celle des courbes annuelles, qu’elles sont opposées pour les mois de déclinaison opposée, et que pour les mois équinoxiaux, elles sont très-peu prononcées, de telle façon que l’on y voit prédominer la partie du mois qui participe de la plus graiido distance de l’équinoxe; cela est surtout évident pour le mois de septembre pour lequel lechangement semble se faire le jour même du passage du soleil à ré(juateur. Ln marche de la courbe indique nettement (|ue la grandeur de l'excursion dépend à la fois de la déclinaison du soleil et de la force magnétique absolue au lieu d'observation ' . .àinsi les excursions sont moindres à Sainte-Hélène' qu'au Cap, moindres au Cap qu'à Hobarton , moindres à Hobarton qu’à Toronto. Le signe des courbes mensuelles ne dépend ni de la latitude géographique ni du passage du soleil au sénith du lieu ; c’est ce que M. Sabine avait fait déjà remarquer en ce qui concerne Sainte-Hélène. Évidemment les moments auxquels correspondent dans chai|ue station ces maxima d’excursion dépentlent du passage du stdeil au méridien magnétique ; toutefois la grandeur des excursions n’est pas on rapport avec les saisons ilu lieu, mais avec la position absolue du soleil par rapport à la terre ; il ne faut pas oublier qu’il s’agit non de l’amplitude des variations diurnes, mais des mensuelles. Ainsi la plus grande excursion mensuelle à Hobarton et au Cap a lieu dans le mois d'août, qui est un mois d’hiver, et cette plus grande excursioti a lieu à Toronto dans le même mois, c'est-à-dire en été. A Sainte-Hélène elle ne se
< C« résultat de l'aDsm-alion est bien ravornble A la théorie qui foll dépendre de l'artion du rolell, aussi bien la forre absolue que la variation qu'elle éprouve dans sa direction et dans sou intensité.
• ■ ' MAr.TiiTISMR TÏRRKSTRK. 275
produit pas quand le soleil est au zénith, mais bien quand il en est le plus éloigné, savoir dans les mois de juin; juillet et août. Quand on veut éliminer des courbes mensuelles l’effet de la déclinaison solaire, il suflit d’ajouter deux à deux les mois où le soleil a une déclinaison opposée, et on reconnaît alors l'eiislence d’une période semi-diurne que nous avons déjà constatée, de sorte qu’on peut regarder comme certain que l’aiguille est constamment soumise à une période d'oscillation diurne et à une autre période semi-diurne; celle dernière paraît dépendre plutét de la latitude géographique que de la latitude magnétique.
Le J'ère Secebi croit en résumé pouvoir conclure de tontes les phases qu’éprouve la variation de la déclinaison <jue le »oleil agit sur f aiguille aimantée comme s’il était lui-même un grand aimant placé à une grande distance de la terre, et ayant ses pôles de mime nom que ceux de la terre tournés du même côté du ciel. Il faut seulement avoir égard pour reconnaître l’exactitude de cette loi. aux actions inverses ijue l’aiguille éprouve de la part du soleil dans les 24 heures par l’effel de la rotation de la terre, la face de l’aiguille qui regarde le soleil étant différente à midi et à minuit, et la terre étant interposée à la seconde époque. Nous reviendrons dans un instant sur la manière dont il faut envisager celte action du soleil sur l’aiguille ; mais il nous faut auparavant montrer (|ue les variations des éléments magnétiques, autres (|ue la déclinaison, rentrent dans la même loi.
Les variations de la force horizontale déterminées par le magnétomètre bifilaire, et celles de la force verticale, comparées à Samle-Ilélène, au Cap, a Toronlq et à llobarlon, conduisent le Père Secchi à celle solution générale, savoir que la composante horizontale et la composante verticale peuvent se résoudre en périodes diurnes et semi-diurnes qui dépendent de la déclinaison du soleil et de la latitude géographique. Quant à l’inclinaison, ses phases sont analogues à celles de la déclinaison, mais avec une avance de trois heures, et les maxima de force horizontale correspondent en général aux minima d’inolinaison, ce qui doit être. La force totale est soumise 5
DIgitizfid !>/ -
270 RAPPORTS DE l’kI.ECTRICITÉ AVEC I.ES PHÉNOMÈNES NATl’REIS. Türonlo h deux jiêriodes, dont le maximum et le minimum principal sont à 5 heures après midi, et à 3 heures ou 4 heures du malin, et le maximum et le minimum principal à 6 ou 8 heures, et 10 ou 1 1 lieures du malin. A Hobarlon, la période secondaire se manifeste moins complètement dans certains mois que dans d'autres, et au Cap les variations de la force totale sont presque complémentaires de celles de la déclinaison'. Nous rappelons encore ici l’observation importante de M. Sabine, qu'à Toronto et à Hobarlon, la force totale est à son maximum dans les mêmes mois, savoir décembre et janvier, quoiqu'ils correspondent à des saisons opposées dans les deux hémisphères, d'où le PèreSecchi conclut que la force perturbatrice solaire est plus grande quand la distance du soleil est plus petite et qu’elle ne dépend pas des saisons.
, H me semble plus naturel d'en conclure que ce n’est pas seulement la force perturbatrice, mais la force même absolue du magnétisme terrestre qui dépend du soleil, d’autant plus que le Père Secchi admet bien que ce n'est pas sur l’aiguille directemeul qu'agit le soleil , mais qu’il agit sur elle indirectement en moditiant le magnétisme du globe. Or, si l'action du soleil est l’origine des propriétés magnétiques de la terre, soit par un efl'et direct d’aimantation, soit, ce qui est plus probable,
• Puur bien se remlre coniple ilc loul l'ensemble des périudes d'oscillaliun qu'éprnuve l’aiguille, il faut supposer, avec M. Sabine, une aiguille aimantée tus|H'ndue non plus par un ave, mais par un seul |>oinl savoir son centre de gravité, et qui serait libre d'obéir à toutes les impulsions simultanées quelle que soi| leur direction. .M. Saliine a ronstruit les courbes que tracerait une aiguille dans ces conditions, en prenant deuv axes coordonnés rectangulaires dont l’origine représente la position raovenne diurne de l'aiguille, et en prenant pour cliaque licure les déclinaisons pour abscisses et les inclinaisons pour ordonnées. On reconnaît alors que l'oscillotion de l'aiguille a toujours dans les vingt-quatre heures une période double, l'une diurne, l'autre nocturne, dont l'extcnsioii varie notablement suivant les saisons. I.a période diurne, très-déveluppée en été, sc resserre en hiver ; tandis que la période Ducturne, i peine marquée eu été, s'étend notablement en hiver. L'n caractère remarquable de toutes les périodes simples, c'est que le mavimum et le minimum sé produisent à six heures de distance environ. On voit que l'aiguille perd sa plus grande vitesse au moment où le soleil passe au méridien magnétique, et que les mouvements d'inclinalsoD sont complémentaires à 3 heures de distance de ceux de dérlinaison.
SlAr.?(ÉTlSME TERRESTRE. • 277
par la production de courants d'inductiou ayant ladireclion générale de l'Ë. à rO., il est facile de concevoir que les changements de position relative du soleil et de la terre, soit diurne, soit annuelle, doivent entraîner des modifications dans la direction, l’intensité et la distribution de ces courants. En particulier, la différence qui existe entre la période nocturne et la période diurne serait une conséquence de l'interposition de la terre entre le soleil et le lieu où est l'aiguille, interposition qui doit nécessairement modifier les courants induits ; il ne peut y avoir identité à cet égard entre deux points situés, il est vrai, aux extrémités du même diamètre d'une sphère, mais dont l'nn est tourné vers le corps inducteur, taudis qu'entre ce corps et l'autre se trouve interposée toute la masse de la sphère. Il y aurait un grand intérêt à étudier soit théoriquement, soit expérimentalement, quelle devrait être la distribution des courants induits sur une sphère conductrice à laquelle un mouvement rapide de rotation serait imprimé sous l'inQuence d'un fort aimant inducteur, en cherchant à déterminer l'état électrodynamique de chacun des points de la sphère au même instant, ce qui permettrait d'en conclure l’état électrodynamique du même point dans ses positions successives pendant une rotation de la sphère
Comme nous l’avons déjà remarqué , les résultats qu'on obtiendrait dans l’hypothèse d'une sphère conductrice homogène, ne seraient applicables «|ue d'une manière très-générale au cas de la terre, puisque cette homogénéité et cette conductibilité parfaites n'existent pas chez elle; mais c'est sur les phénomènes (je direction et d'intensité absolues que cette différence entre le cas réel et le cas hypothétique se ferait surtout sentir ; les variations en seraient beaucoup moins influencées, comme on le conçoit facilement, sauf cependant les variations séculaires qui trouveraient leur explication dans les modifications qu'éprouve la constitution même du globe. De semblables modifications doivent entraîner, en efi'et, des changements dans la direction et l'intensité des courants induits ;
> Il «erait probablement p1u> facile d’obtenir cette détermination en faieant mouvoir raimant plutôt que la sphère.
278 UAPPORTS DE l'électricité AVEC LES PHÉNOMÈNES NATURELS, mais ces changements ne peuvent être que très-lents, comme les modifications qui leur donnent naissance, et par conséquent ne peuvent pas avoir d'influence sensible sur les variations diurnes et même mensuelles.
Nous avons jusqu'ici supposé le soleil immobile, et c'est dans le mouvement seul de la terre que nous avons cherché la cause de l'induction. Or, le soleil a un mouvement autour de son axe, et ce mouvement pourrait modifier son action inductrice plus ou moins suivant la manière dont sont dirigées les forces magnétiques qui en émanent. Cependant il ne paraîtrait pas que cette influence puisse avoir un effet bien sensible, line circonstance, qui parait en avoir un plus prononcé, c'est l'état de la surface du globe solaire. On a remarqué une coïncidence assez frappante entre l'augmentation des perturbations de l'aiguille et celle des taches du soleil ; c’est dans les années où les taches ont été les moins nombreuses, telles que 1833 et 1843 qu’on a observé le moindre nombre de perturbations inaguéliques, et dans celles de 1837-1838 et 1847-1848, où elles ont été les plus nombreuses, qu’il y a eu le plus de perturbations. Mais ce qu’il y a de plus remarquable dans la coïncidence que nous venons de signaler, c’est l'existence d’une période décennale des taches du soleil, qui coïnciderait avec la période décennale constatée par M. Lamont, dans l’aroplilude des variations diurnes, de- telle façon que les années où il y aurait le plus de taches seraient également celles où l’amplitude des variations serait la plus considérable. M. Arago a également vérifié cette coïncidence.
Nous avons dit plus haut que, tout en reconnaissant que l’action directe du soleil est la principale cause des variations des éléments magnétiques, nous n’excluions pas complètement son action indirecte, telle qu'elle est exercée en particulier par la production des courants électriiiues qui résultent de la réunion de l’électricité positive qu'emportent les vapeurs qui s’élèvent de la mer, avec la négative restée dans le sol. Cette action est surtout sensible sur l’aiguille de déclinaison, dont les mouvements suivent une période analogue en partie à celle de la température et des autres changements météorologiques diurnes et au-
MAGNÉTISME TERBESTUE. 279
Duels. Mais elle est nulle sur la variation des composantes horizontale et verticale, et par conséquent sur la variation de l’inclinaison et de l'intensité, qui se manifestent à des heures différentes de celles des changeftients de température, et qui ont évidemment une autre origine. Cette origine est en effet l'action directe du soleil, (|ui dépend uniquement de sa position par rapport au lieu d'observation, action qui se manifeste sur la variation de tous les éléments, et par conséquent sur celle de la déclinaison, mais qui n’cmpèche pas que cette dernière ne provienne aussi et en même temps de l’influence que nous venons de signaler. Les courants engendrés par la réunion de l'électricité positive dont l’atmosphère est chargée, avec la négative qui est restée dans le sol, doivent cheminer dans chaque hémisphère des régions polaires aux régions équatoriales, et par conséquent contribuer à dévier l’aiguille de déclinaison à l’ouest dans l’hémisphère nord, à l’est dans l'hémisphère sud. l’ius concentrés près des pftles, ces courants doivent y exercer une action plus puissante que dans les points rapproches de l’équateur, et leur effet doit être plus ou moins prononcé comme leur intensité qui est elle-même variable avec les circonstances météorologiques, et par conséquent avec, les heures de la journée. Leur effet, qui tantôt s’ajoute, tantôt est contraire à celui qui résulte de l’action directe du soleil, étant donc très-variable, il en résulte que, quoiqu’elles obéissent à une loi générale et constante, les variations diurnes de l’aiguille aimantée ne sont pas deux jours dans l’anm'ie exactement semblables quant à leur amplitude, ce qui serait difficile à expliquer, si l’action directe du soleil était la seule cause efficiente de ces variations. Lue preuve assez frappante du rôle que jouent ces courants dans la productien de ce phénomène se trouve dans la remarque de .M. Keslhubcr, qui en soumettant la grandeur du changement diurne de déclinaison de 1842 à I8i)ü inclusivement au mode de calcul employé ordinairement pour les phénomènes périodiques, est parvenu, au moyen de nombreuses observations faites à l’ilbservatoire de Kreusmnnster, à établir que h grandeur île la variation diurne de la déclinaison pendant tous les mois de l'année marche jyarallèlement avec les changements de
280 RAPPORTS DE l'électricité AVEC LES PHÉNOMÈNES NATLRELS. r humidité de l'air; elle est la plus petite à l’époque de la plus grande humidité, et la plus grande lors du minimum d’humidité. Ce rapprocliement entre l’amplitude de la variation de l’inclinaison et le degré plus ou raoins’grand de l’humidité de l’air, ne peut provenir que de ce que l’électricité positive qui est dans l’atmosphère pouvant se réunir d’autant plus facilement avec la positive du sol que l’air est plus humide, les courants dirigés du pfde à l’équateur, et par conséquent la déviation de l’aiguille qu’ils déterminent , sont d’autant plus faibles qu'une proportion plus grande des deux électricités s’est neutralisée directement, et par consé([uent (|ue l’air est plus humide.
Mais c’est surtout dans la production des perturbations de l’aiguille que l’action des courants dont il s’agit fait sentir son iniluence. Ce sont eux probablement qui constituent cette onde polaire dont parle M. Bravais, qui agit concurremment avec l’onde équatoriale, c’est-à-dire avec l’influence qui semble provenir de l’équateur, et qui elle-même serait le résultat de l’action directe du soleil. Celte origine de l’onde polaire expliquerait pourquoi les perturbations sont d’autant plus prononcées et plus fréquentes que les stations où on les observe sont plus rapprochées des pôles. Fille serait moins facile à concilier, il est vrai, avec le fait si remarquable de la simultanéité généralement observée des perturbations dans des lieux de la terre les plus distants les uns des autres, quoique cependant on puisse concevoir une solidarité assez complète, sous le rapport de leur état électrique, entre toutes les parties du globe terrestre, une fois qu’il est reconnu que ce globe est un très-bon comlucleur. .\u reste, le phénomène des pcrlurhations magnétiques étant intimement lié à celui qui doit faire l’objet particulier de notre élude dans le paragrajihc suivant , nous renvoyons à ce paragraphe tout ce que nous aurions encore à dire sur son origine.
Ji Ph^nomèneii nntnrcla lléti Avec le miiirBétUme terrestre.— Aurores boréales.
Le siège du magnétisme terrestre étant dans la terre elle-
même, il semble que les phénomènes qui se passent à sa surface ou à son inlérieur doivent modifier ce magnétisme ou être modifiés par lui. Jusqu’ici cependant cet ordre de relations n’a pas été constaté d’une manière bien positive; il est pourtant probable que les variations qu’ont éprouvées, depuis qu’on les observe, la déclinaison, l’inclinaison et l’intensité magnétiques ont dû dépendre de changements survenus à la surface du globe, tels que le déplacement des glaces polaires, ou de modifications éprouvées par les couches inférieures de la terre, telles que soulèvements, alfaissements, etc. Mais ces changements et ces modifications ont lieu d’une manière en général si lente et si continue qu’il est dif ficile de s’assurer s’il existe quchpie liaison entre eux et les mouvements do l’aiguille .aimantée. Toutefois on a remaripié, en bien des occasions, que l'aiguille aimantée est affectée par les tremblements de terre. Ainsi M. Arago observa, le 19 février 1822, une agitation extraordinaire dans l’aiguille des variations diurnes de l’Observatoire, et il y avait au même moment un fort tremblement de terre en Auvergne, à Lyon et en Suisse. M. fiaya également observé à Valdivia, sur la côte occidentale de l’.Vmérique du Sud, une perturbation très-remarquable de l’aiguille aimantée à l’époque d’un terrible tremblement de terre qui eut lieu dans ces parages en février 1836.
Mais parmi les phénomènes naturels, il en est un dont la connexion avec le magnétisme terrestre est si bien établie que l’on a, dans le mouvement qu’éprouve l’aiguille aimantée, une preuve de sa présénee. Ce phénomène est celui de l’aurore boréale ou plutôt de l’aurore polaire, car il y a des aurores australes aussi bien que des aurores boréales. Voici la description qu’en donne M. de Humboldt dans le Oosmos à qui je l’emprunte, à cause de la manière remarqu.able avec l.aquelle les principaux détails de l’apparence du phénomène y sont exposés, de façon à en faire ressortir les points essentiels.
« Une aurore boréale est toujours précédée de la formation à l’horizon d’une sorte de voile nébuleux qui monte lentement jus([u’à une hauteur de 4 k (i, .à 8, et même de 10 degrés. C’est vers le méridien magnétique du lieu que le ciel, d’abord pur,
Diyr
282 RAPPORTS DE l’électricité AVEC LS8 PHÉSOMKNES NATl'RELS. commence à se rembrunir. A travers ce segment obscur, dont la couleur passe du brun au violet, les étoiles se voient comme à travers un épais brouillard. Un arc plus large, mais d'une lumière éclatante, d’abord blanc, puis jaune, borde le segment obscur. Quelquefois l’arc lumineux parait agité pendant des heures entières, par une sorte d’ellervcscence et par un continuel changement de forme avant le lever des rayons et des colonnes de lumière, qui montent jusiju’au zénith. l’ius l’émission de la lumière polaire est intense, et plus vives en sont les couleurs, qui du violet et du blanc bleuâtre passent par toutes les nuances intermiiliaires, au vert et au rouge purpurin. Tantôt les colonnes de lumière paraissent sortir de l’arc brillant, mélangées de rayons noirâtres semblables à une fumée épaisse, tantôt elles s'élèvent simultanément en diUérents points de l’iiorizon; elles se réunissent en une mer de flammes dont aiic nue peinture ne saurait rendre la raagnilicence, car à chaque instant de rapides ondulations eu fout varier la forme et l'éclat. Le mouvement parait accroître la visibilité du phénomène. Autour du point qui répond, dans le ciel, à la direclion prolongée de l’aiguille d’inclinaison, les rayons paraissent se rassembler, et former la couronne boréale. Il est rare que l'apparition soit aussi complète et se prolonge jusqu’à la formation de la couronne; mais quand celle-ci parait, elle annonce toujours la lin du phénomène. Les rayons deviennent alors plus rares, plus courts et moins vivement colorés. On ne voit bientôt plus sur la voûte céleste que de larges taches uébuleuses immobiles, pâles ou d'une couleur cendrée; elles ont déjà disparu que les traces du segment obscur, par où l’apparition débute, persistent encore àJ’horizou. »
La liaison qui parait exister entre la lumière polaire et l'apparitiou d’une certaine espèce de nuages est conlirmée par tous les observateurs ; tous ont affirmé que la lumière polaire émettait ses plus vifs rayons lorsque les hautes régions de fuir contenaient dès amas de cirro-stralus assez ténus et assez légers pour faire naître une couronne autour de la lumière. Quel([uefois ces nuages se groupent et s’arrangent à peu près comme les rayons d’une aurore boréale; alors ds paraisseut troubler l’aiguille
lUGNiTISl» TERRESTRE. 283
aimantée Après une brillante aurore boréale, on a pu recon> naître dans la matinée suivante des traînées de nuages qui avaient paru pendant la nuit autant de rayons lumineux.
La hauteur absolue des aurores boréales a été estimée d'une manière très-différente par les observateurs. On a cru longtemps pouvoir la déterminer en regardant, de deux endroits très-distants l’un de l’autre, la même partie de l’aurore, par exemple, la couronne; mais on partait d’une base inexacte, savoir que les deux observateurs avaient bien les yeux dirigés sur le même point en même temps, tandis qu’il est bien prouvé maintenant que la couronne est un effet de perspective dû à la convergence apparente des rayons parallèles situés dans le méridien magnétique; de sorte que chacun voit son aurore boréale comme chacun voit son arc-en-ciel. Aussi l’aspect du phénomène dépend-il de la position de l’observateur. Le siège de l’aurore boréale est dans les régions supérieures de l’atmosphère; quelquefois même il parait qu’elle se produit dans les régions moins élevées où se forment les nuages. C’est du moins ce qui résulte de quelques observations, de celles notamment du capitaine Franklin, qui vit une aurore Iwréale dont la lumière lui parut éclairer la surface inférieure d’une couche de nuages, tandis qu’à 30 ou 40 kilomètres plus loin, M. keudal qui avait veillé toute la nuit sans perdre le ciel de vue un seul moment, n’aperçut aucune trace de lumière. Le capitaine Parry a vu une aurore boréale lo dessiner contre le flanc d’une montagne, et on assure qu’on a aperçu quelquefois un cercle lumineux sur la surface môme de la mer, autour du pôle magnétique. Le lieutenant Hood et le docteur lUchardson s'étant placés à une distance d’environ 18 lieues l’un de l’autre, pour faire des observations simultanées d’où l’on pùt conclure la parallaxe du phénomène, et par conséquent sa hauteur, furent conduits à reconnaître que l’aurore boréale n’était pas à une liauteur supérieure à deux Ueuos. Enfin M. Liais ayant eu l’occasion
' Le Père Secebi e remarqué que lee pcrUirbaUoos miguéUquea se manifeetcHt à Rome pendant que le ciel est voilé de ouagee Icgéromaat pbMpttoreacenU, qui de nuit préeenteni l'appafenee 4t biMaa suturée beréalee.
284 nAPPOBTS DE l’éiectbicité avec les phénomènes natlrels. d’appliquer une méthode, qu’il a imaginée pour mesurer la hauteur des aurores boréales , à une aurore vue à Cherbourg le 31 octobre 18.')3, a trouvé que l’arc de cette aurore était à environ 4,000 mètres au-dessus du sol pour son bord inférieur'.
Mairan et Oalton avaient cru que l’aurore boréale était un phénomène cosmique et non atmosphérique. Mais déjà M. Biol, qui avait eu l’occasion d’observer lui-même les aurores aux tlus Schetlaud en 1817, avait été conduit à reconnaître que c'est un phénomène atmosphérique, par la considération que les arcs et les couronnes de l’aurore ne participent nullement au mouvement apparent des astres d’orient en occident, preuve qu’ils sont entraînés par la rotation de la terre. Dès lors, presque tous les observateurs sont arrivés à la même conclusion ; nous citerons en particulier MM. Loltin et Bravais qui ont observé plus de cent quarante-trois aurores boréales.
Il est donc bien constant maintenant que l’aurore boréale n’est point un phénomène extra-atmosphérique. Aux preuves tirées de l’apparence même du phénomène, on peut en ajouter d’autres tirées de certains effets qui l’accompagnent, tels que le bruit de crépitation que les habitants les plus rapprochés du pèle affirment entendre quand il y a apparition d’une aurore, et que l’odeur sulfureuse qui l’accompagne. Enfin, si le phénomène se passait en dehors de notre planète et de son atmosphère, pourquoi n’aurait-il lieu qu’aux régions polaires ?
M. de Tessan qui, dans le voyage autour du monde de la Vfinus, a eu l’occasion de voir une belle aurore australe, qu’il décrit avec beaucoup de soin, estime aussi que ce phénomène se passe dans l’atmosphère. Le sommet de l’aurore boréale
’ La niélhodc; de M. I.iaiA consiste à mesurer les temps t et t' qu'il faut h un arc de l'anrore pour parcourir ie mdntie anale, suivant son rayon au ténith et 4 riiiiriton; en admettant que toutes les parties d'un mdme arc se meurent avec
la même vitesse, on a h 1^ = î r, A étant ta hauteur cherchée, et r
le rayon de la terre. On peut, en se servant du rapport moyen des mouvemcnls ananlaircs des pieds et des ares de l'aurore, déterminé au moyen d’un certain nombre d'observations, se passer de l'hypothèse de l'égalité des vitesses.
MAGNÉTISME TEnilK.STIlE. 28.)
f'Ianl dans le inéridifn magnélique, il n'élail élevé que do 14" au-dessus de l’Lorizon, el le centre de l’arc était sur le prolongement de l'aiguille d'inclinaison, l'inclinaison étant d'environ 08° au lieu d’observation. M. de Tessan n'a pas entendu de bruit provenant de l’aurore, ce (|u’il attribue à ce ijii’il était trop éloigné du lieu du phénomène; mais il rapporte l’observation d’un oflicier distingué de la marine française, M. Verdier, qui, dans la nuit du 13 octobre 181'J, étant dans les parages de Terre-Neuve, avait entendu très-distinctement une sorte de pétillement, soit de crépitation, lorsque le bâtiment qu'il montait s’était trouvé au milieu d'une aurore boréale.
Au reste, elle trouve sa confirmation dans le fait généralement admis par les habitants des régions boréales ipie, quand les aurores paraissent basses, on entend un craquement semblable à celui de l'étincelle électrique. Les (troènlandais croient que les âmes des morts se battent alors dans les airs. M. Uamin, inspecteur des forets de Norvège, écrivait à M. Ilansteen en 1823, qu'il avait entendu ce bruit qui coïncidait toujours avec l’apparition des jets lumineux, (juand, n'ayant que dix ans, il avait traversé une prairie couverte de neige et de givre près de laquelle il n’existait pas de forets. Le docteur (îisler, qui a longtemps habité le nord de la Suède, remarc|ue que la matière des aurores boréales deacend quelquefois si bas qu’elle touche le sol; au sommet des hautes montagnes, elle produit sur la figure des voyageurs un effet analogue à celui du vent. Le docteur Gisler ajoute i|u'il a souvent entendu le bruit des aurores et qu'il ressemble à celui d'un fort vent ou au bruissement que font queh[ues matières chimiques dans l'acte de leur décomposition. .M. Necker, (]ui a décrit un grand nombre d'aurores qu’il a observées à la lin de 1839 et au commencement de 1840 à l'Ile de Sky en Écosse, n’a jaimtis lui-méme entemlu le bruit dont il s'agit; mais il remar(|ue que ce bruit a été entendu très-souvent d’une personne chargée des observations météorologiques au phare de Swenburghead (à l’extrémité méridionale du Shetland ). Uu reste, M. Necker, comme tous les autres observateurs, signale les. gelées blanches, les chutes de pluie et de neige comme accompagnant l'apparition des
lUPPOnTS DF. i/kI-ECTRICITÉ avec I,F.R PHÉNOMftSES NATUREL.R. .‘uirorPî^. M. Nerker n’est pas le seul qui n'ait pas entendu le bruit; MM. Lotlin et bravais, qui ont observé un si grand nombre d’aurores, ne l’ont jamais entendu non plus, et un grand nombre d’autres observateurs sont dans ce cas. Cette divergence peut tenir à ce qu’il faut être très-rapproché de l’aurore pour entendre la crépitation dont il s’agit, et à ce qu’il est possible aussi qu'elle n’ait pas toujours lieu, du moins d’une manière assez forte pour être entendue.
Nous venons de signaler, comme effets concomitants de l’aurore boréale, un bruit de crépitation analogue à celui de décbarges éloignées et une odeur sulfureuse semblable à celle qui accompagne la chute de la foudre. M. Malteucci a encore observé à l’ise, pendant l’apparition d’une forte aurore boréale, des signes prononcés d’électricité positive dans l’air. Mais, de tous les phénomènes, ceux qui ont le plus invariablement lieu en même temps que l’apparition d’une aurore boréale, ce sont les elfcts magnétiques. Les aiguilles aimantées éprouvent dans leur direction normale des perturbations qui la font dévier en général, à l’ouest d’abord, puis ensuite à l’est. Ces perturbations varient d’intensité; mais elles ne manquent jamais d’avoir lieu, et se manifestent même dans des lieux où l’aurore boréale n’est pas visible. Celte coïncidence , constatée par M. Arago sans aucune exception, pendant plusieurs années d’observation, est telle que le savant français a pu, sans jamais être pris en défaut, accuser, du fond des caves de l’Observatoire de Paris, l’ap[)ariliün d’une aurore boréale dans notre bémispliere. M. Malteucci a eu l'occasion d’observer, sous une forme nouvelle et remarquable, cette influence magnétique : il a vu, {tendant l’ap{)arilion de l’aurore boréale du 17 novembre 1818, les armures de fer doux servant aux télégraphes électriques placés entre Florence et Pise rester attachées à leurs électroaimants, comme si ceux-ci étaient fortement aimantés, sans que cependant l’appareil fût en action et sans que les courants des piles fussent mis en activité. Cet eil'et singulier cessa avec l’aurore, et le télégraphe ainsi que les piles purent opérer de nouveau sans avoir éprouvé aucune altération. M. Higliton a aussi observé, en Angleterre, une action bien prononcée de l’aurore
MiGNÊTISMB TEHRBSTBK. i87
boréale snr un fil télégraphique ; le léWîgraphe fut mis hors île service pendant trois heures par i’efi'et de l'aurore boréale du 17 novembre 1848; l’aiguille aimantée était toujours rejetée du même côté, même avec beaucoup de force.
M. de Tessan cite encore une observation faite en 1848, dans les: mêmes parages de Terre-Neuve où ont été faites celles dont nous avons déjà parlé, par un officier do marine, M. Baral, qui s’aperçut, au bout de quelques jours, qu’on avait fait fausse route en suivant les indications des compas; et, vérification faite, on trouva toutes les boussoles du bord affolées, il n’y avait eu cependant, depuis les dernières observations de déclinaison magnétique, aucun orage, aucun tonnerre, aucun phénomène élcctriifue apparent ; on n’avait pas touché au.\ compas. Seulement, le soir même du jour où les dernières observations de déclinaison avaient été fuites, il y avait eu une aurore boréale des plus brillantes, et M. Baral n’avait pas hésité d’attribuer à l’influence de cette aurore ralfolemenl des boussoles, conclusion d’autant moins suspecte d’être dictée par la théorie, qu’à cette époque (1818) les rapports entre l’électricité et le magnétisme n’étaient pas encore connus.
La liaison intime et constante qui règne entre le phénomène de l’aqrore boréale et le magnétisme terrestre a fuit, désigner, par M. de Uumboldt, comme nous l’avons déjà dit, sous le nom A'orage magnétiifne, l’ensemble des perturbations qui se manifestent dans l’équilibre des forces magnétiques de lu terre. La présence de cet orage est accusée par les oscillations de l’aiguille aimantée, et ensuite par l’apparition de l’aurore, dont ces oscillations sont comme les avant-coureurs, cl qui ellemême met fin à l’orage, comme dans les orages électriques un phénomène de lumière, l’éclair, annonce que l’équilibre, momentanément troublé, vient do se rétablir enfin dans la distribution normale de l’électricité.
Si nous rapprochons les détails que nous venons de donner des lois de l’électricité et du magnétisme que nous avons déjà exposées, il nous semble qu'il ne faut pas aller chercher ailleurs que dans l’électricité elle-même, cl dans l’influence mutuelle que cet agent à l’état de mouvement et le magnétisme exercent
i88 RAPPORTS DE l’kI-ECTRICITK AVEC I.ES PHÉNOMÈNES NATIRELS.
l’un sur l'aulre, l’origine de l’aurore boréale et l'explication des phénomènes qui rnccoinpaguent. C'est ce que nous allons essayer de démontrer avant d'entamer l'exposition des nombreuses observations que nous avons encore à rapporter sur le phénomène lui-même, observations dont les résultats, connue nous le verrons, nous fourniront une conlirmation remanjuable de la vérité de notre théorie.
Nous avons vu que l’atmosphère est constamment chargée d’électricité positive, électricité fournie par les vapeurs (jui s’élèvent de la mer essentiellement dans les régions tropicales, et que la terre est par contre électrisée négativement; la recomposition ou neutralisation des deux électricités contraires de l’atmosphère et du globe terrestre, s’opère au moyen de l’humidité plus ou moins grande dont sont imprégnées les couches d’air inférieures. Mais c’est surtout dans les régions polaires où les glaces éternelles qui y régnent , condensent constamment les vapeurs aqueuses sous forme de brume que celte recomposition doit s’opérer, d’autant plus que les vapeurs positives y soûl portées et accumulées par le courant tropical qui , à partir des régions équatoriales où il occupe les parties les plus élevées de l’atmosphère, s’abaisse à mesure qu’il s’avance vers les latitudes les plus élevées, jusque dans le voisinage des pèles où il vient en contact avec la terre. C’est donc là que la décharge entre l’électricité positive des vapeurs et la négative de la terre, doit essentiellement avoir lieu avec accompagnement de lumière quand elle est suflisammeut intense , si , comme c’est presque toujours le cas près des pôles et quelquefois dans les parties supérieures de l’atmosphère, elle rencontre sur sa roule des particules glacées extrêmement ténues, qui forment les brumes et les nuages très-élevés.
Nous avons déjà dit, et nous en verrons de nouvelles preuves plus loin, que l’apparition de l’aurore boréale est effectivement liée avec la présence dans l’atmosphère de ces particules de glace formant comme une espèce de brume ténue qui, devenant lumineuse parla transmission de l’éleclricilé , doit apparaître simplement comme une surface éclairée plus au moins étendue et plus ou moins découpée. C’est bien ainsi que le phénomène
• MAGNÉTISME TERBESTBE. 289
SC passe dans les parties de l’atmosphère les plus éloignées de la terre. On aperçoit ce qu’on nomme des plaques aumrales d’une couleur pourpre ou rouge violet, plus ou moins étendues, selon que cette espèce de voile formé par des particules glacées, s’étend plus ou moins loin à partir des pôles. La ténuité de ce voile est telle qu’elle permet d’apercevoir les étoiles à travers les plaques aurorales, et , ([uaiit à son existence, indépendamment des preuves indirectes que nous en avons données par l’apparition des phénomènes qui en sont la conséquence , nous en avons une démonstration directe dans l’observation de M.M. Bixio et llarral qui, s’étant élevés en ballon à une grande hauteur, se trouvèrent tout d’un coup, quoiijue le ciel filt parfaitement serein et l’atmosphère sans nuage, au milieu d’un voile parfaitement transparent formé par une multitude de petites aiguilles glacées si fines qu’elles étaient à peine visibles.
Maintenant, si nous examinons ce qui doit se passer dans 1a portion de la brume lumineuse, <|ui est la plus rapprochée du globe terrestre et par conséquent des régions polaires, nous trouverons que le pôle magnétique ‘ doit exercer sur cette matière électrisée, qui est un véritable conducteur mobile traversé par une succession de décharges, une action analogue à celle qu’exerce dans l’expérience que nous avons décrite en nous occupant des effets lumineux de l'électricité, le pôle d’un électro-aimant sur les jets de lumière électrique qu’on y fait converger dans l’air extrêmement raréfié*. Nous avons vu que, dèsque le cylindre de fer doux qui sert d’électro-aimant est aimanté, la lumière électrique, au lieu de jmrtir indifféremment des divers points de la surface supérieure qui sert de pôle, comme cela avait lieu avant l’aimantation, part uniquement de tous les points de la circonférence de cette surface, de manière à former autour d’elle comme un anneau lumineux continu. Cet anneau a un mouvement de rotation autour du cylindre aimanté,
' Noua dcaignona aous ce nom le point d'applicaUon de la réaultante dea forces magnétiques énunées du globle.aana nous préoccuper déjà nature et de l'origine de ces forces.
' Tome II, paçe 3AR, flgure 230.
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290 bappouts dk L'ÊLSCTniriTS avrc i.f.s phénomknf.s natvrf.ls. laiilùl dans iin sons, lanlftl dans un autre, suivant la dii-ertion de la dérharg* et le sens de l’aimantation. F.nfin quelques jets plus brillaots semblent partir de eette circonférence lumineuse sans se confondre avec le reste de la gerbe. Dès que l’aimanlaliou cesse, le phénomène lumineux redevient ce qu'il était auparavant, et ce qu’il est généralement dans l’expérience connue sous le nom AcX'œuf clrctrique.
Or, ce qui se. passe en petit dans l’expérience dont nous venons de parler est exactement ce qui a lieu en grand dans le phénomène de l’aurerc boréale. Kn effet, M. liausteen *, el après lui MM. Lottin cl Bravais, ont été conduits à admettre comme conséquence de leurs nombreuses observations , que l’arc de l’auroro boréale est un anneau lumineux dont les différents points sont sensiblement à égale distance de la terre, cl qui est
' Vülfl exactement comment M. Ilanstcen s’exprime sur ce point, sans avoir aucune idée préconçue el unirpienient d’après les observations :
« Souvent les aurores sortent d’une tonc déterminée de la terre, Tormant lita anneau placé autour du pôle magnétique, et située sans doute dans l'Amérique du Nord. Il se ües.<inc alors dans le ciel une zone ou un cercle de lumière , qu’on peut considérer cdmme tracé sur une sphère concentrique ù la terre. Si l'on (ait passer un plan horizontal par le point où est situé le lieu d'observatiofi, on ne voit de ce point qu'un arc du cercle ; on en aperçoit pins d’une moitié de Christiania i cause de l'élé\ation, et il ; psrsit elliptique à cause derobliquité de sa situali<in. J’ai vu deux (ois l'ellipse presque tout entière. Le plus communément nous voyons ici (Chriétiania) le .sommet de l’arc ou son point te plus rapproché de nous, au nord de notre zénith j mais en Islande et au Gru>-iiland on est presque toujours au dedans du cercle. En Islande on aperçoit le sommet de l’arcnn sud dans le méridien magnétique. An Groénland, où la déclinaison approche de 9ü“ct où par conséquent l’arc est dirigé du sud au nord, son sommet parait à l’est, tjue d'ordinaire la lumière boréale sorte en ellluvc d'un cercle grand ou petit tracé autour du pôle magnétique, c’est ce qui me parait évident par Vobscrvatlon suivante : IHndml l'aurnrr boréale el 'plusieurs jours après, l’intmsité /lorizontntc est notablement diminuée, et elle reprend seulement peu ù peu sa valeur habituelle. An (Witraire, la moyenne déclinaison diurne reste à peu près invariable. L’elTusion se faisant dans une zone eoupr’C symétriquement par le méridien magnétique, l’intensité e.sl altcctéc isolément sans que la direction moyenne soit changée. Lorsque certains filets sortent de terre, des rayons tuinineux semblent jadlir de l’are. Ponr que le silllement soit entendu an lieu d’observation, Il faut que les lllcls jaillissent de terre tout autour de rabscrvülcnr avec véhémence cl par un air très-ralmc. »
MAfiNÉTÎSMF. Tr.nB>.ST«E. • 291
cPiUré nulour «lu pôle ma^jnélujue honial, «ic manière ii couper à angles droits tous les méridiens magnétiques «{ni convergent vers ce ptMe Un tel anneau, vu par un observnieur placé à la surface du sol, lui offre évidemment l’apparciice connue de l'arc de l’aurore, et son sommet apparcrU est toujours nécessairement situé dans le méridien magnétique du lieu. M. Bravais observe, en outre, que l’arc semble éprouver une sorte «le mouvement de rotation de l’ouest à l’est, en passant par le sud. Toute cette description du phénomène est parfaitement d’accord avec le résultat de l’expérience que je viens de rappeler, et le sens du mouvement de rotation de l’anneau lumineux est précisément celui qui doit avoir lieu d’après les lois qui régissent l’action mutuelle des courants, si c’est bien l’électricité positive qui part de l’atmosphère pour se diriger vers la surface du sol , y pénétrer autour du pôle magnétique nord , se réunir à la négative et constituer ainsi le courant.
Le diamètre de l'anneau lumineux est d’autant plus grand que le pôle magnétique est plus éloigné de la surface du sol , puisque ce pôle doit se trouver sur l'intersection du plan de l’anneau avec l’axe du globe terrestre; si l’on pouvait déterminer rigoureusement la position de l’aurore boréale, on aurait ainsi un moyen de connaître exactement celle du pôle luimôme.
Il résulte de ce qui précède que chaque observateur voit ainsi lesonHnet'dc l’arc auroral à son méridien magnéti«pie; il n’y a donc que ceux qui sont sur le même méridien magnétique qui voient le môme sommet et qui puissent, par des observations simultanées, en prendre la hauteur.
Si le sommet de l’arc dépasse le zénith de l’observateur, celui-ci est entouré de toutes parts par la matière de l’aurore boréale qui sort de terre’. C’est alors qu’en étant plus rappro-
’ M. Qnetclet, en eompnlsant tes récits d'anriennes obserTations, a troaré dans ta position des aurores l>oréa1es un déplacement qui indiquerait qne du temps d’Aristote, Il j a 2ÎOO ans, la région magnétique la pins forte était de 24° à l'est de Bruxelles, au lieu de 20* & l’ouest comme elle l'est maintenant.
’ Cette matière n'est pas autre chose que tes vapeurs aqueuses traversées pur
202 BAPPOBTS DF, L’ÉLECTniCITÉ k\l.C tFS PnÉNOMt'.NES NATURELS.
ché du lieu où se passe le phénomène, il entend le bruissement que nous a\ons signalé , surtout s’il est en rase campagne et dans un endroit tranquille; tandis que si l'arc n'atteint pas son zénith, l observateur se trouve en dehors de la région où s’opère l'émanation du courant électrique, il ne .voit qu’un arc un peu plus élevé au nord ou au sud, suivant qu’il se trouve dans l’un ou l’autre hémisphère, et il n’entend aucun bruit, à cause de son trop grand éloignement. Le bruissement dont nous venons de parler est le résultat de l’action d’un pôle magnétique puissant sur des jets électriques lumineux trèsrapprochés de ce pôle, ainsi que me l’a prouvé l’expérience directe par laquelle j’ai réussi à produire un bruit parfaitement semblable en rapprochant d’un morceau de fer fortement aimanté l’arc lumineux qui se dégage entre les pôles d’une batterie voltaïque '. Quant à l’odeur sulfureuse que quelques observateurs ont sentie en étant également au milieu, pour ainsi dire, de l'aurore boréale, elle provient, comme celle qui accompagne la chute de la foudre, de la conversion en ozone de l’oxygène de l'air, par le passage des décharges électriques.
La lumière de l'aurore boréale n’est point polarisée, c’est ce qu’iivait déjà remarqué M. Biot en 1817 dans ses observations aux lies Shetland. Ce résultat négatif a été confirmé par M. Macquorn Bankine, qui a montré que cette absence de polarisation ne tient point à la faiblesse de la lumière de l'aurore boréale, puisque cette même lumière, vue par réflexion ' sur l'eau, se trouve être polarisée par le fait de cette réflexion. Or, l’étude la plus attentive de la lumière électrique artificielle, aussi bien celle des ilécbarges à travers l’air que celle de l’arc voltal(jue dans le vide, n’a pu y faire découvrir la moindre trace de polarisation : nouvelle preu-ve de l’identité des deux genres de phénomènes. Mais c’est surtout dans la concordance
lei ilécliarges, cl qui en général ne vont liimineuiea qu'i une certaine hauteur du sul, eoit parce que l’air v est plus raréfié, soit parce qu'elles-mémes se trouvent congelées, et plus susceptibles par conséquent de dégager la lueur élec-
trique.
■ Tome 11, pages SUS et suivantes
M.iGNiTLSME TERRESTRE. 203
de l’apparition des aurores avec celle de certains nuages ainsi qu’avec les perturbations de l’aiguille aimantée, que nous trouvons encore une importante confirmation de notre théorie.
Les observations du docteur Richardson, dont nous avons parlé plus haut, en montrant que l'aurore se trouve à des hauteurs qui ne sont pas considérables, imliiiue en même temps qu’elle est liée à la formation et aux modifications variées des cirro-stralus. Le lieutenant llootl, eu parlant du mouvement des bandes lumineuses de l’aurore, dit qu'il est convaincu (ju’elles sont emportées par le vent, parce que les colonnes conservent exactement leur situation relative, ce qui n’a jamais lieu quand la matière lumineuse se meut dans l'air par son action directe et propre. Enfin, ce qui prouve la coexistence avec l’aurore boréale de petites aiguilles de glace dans l’atmosphère telles qq’on en trouve dans les nuages élevés, c’est l’observation du docteur Richardson qui, ayant vu par une température de près de 32" centigrades au-dessoos de 0" une aurore dont l'arc supérieur était voisin du zénith, remarqua que, quoique le ciel parût parfaitement serein pendant le ph/;nomène, il en tombait une neige fine, à peine apercevable à l’œil nu, mais qu’on découvrait aisément (piand elle était reçue sur la main et s’y fondait. On avait observé le même fait précédemment, par un soleil brillant dont les rayons permettaient de voir très-nettemenl les aiguilles de glace flottantes dans l’air.
Tous les observateurs sont d'accord sur l’existence d’un stra- , lus, soit segment obscur qui, reposant sur l’horizon .septentrional, parait être le fond de toutes les aurores boréales. C'est du moins ce qui résulte des observations nombreuses de M. Slruve à Dorpat, et de celles de .M. Argelander à .\bo; c’est comme un voile qui, quoique laissant passer la lumière des étoiles, donne au ciel un aspect plus sombre; puis ce segment obscur finit par être bordé par un arc lumineux. L’existence de ce segment obscur est confirmée par l’observation de üisler qui dit iju’eiî Suède, sur les hautes montagnes, le voyageur est (juelquefois enveloppé subitement d’un brouillard très-transparent, d’un gris blanchâtre passant un peu au vert, (jûi s’élève du sol et se transforme en aurore boréale.
29 i RAPPORTS DK l’ÊLKCTRICITÉ AV*C LES PUiSOMKNES NATfRF.LS.
Los cirro -cumulus et les brumes devicHnent lumineuses quand elles sont traversées par des décharges électriques suffisamment énergiques, et quand la lumière du jour n’est plus là pour effacer leur lueur plus faible. Toutefois, il peut arriver quelquefois qu'on les aperçoive mémo de jour; ainsi M. .\rago établit d’une manière péremptoire que le docteur Henri Usslier ne s’est point trompé dans une notice publiée dans le tome II des Mhnoires de V Académie d'Irlande, quand il décrit une aurore boréale vue en plein jour, à midi, le 24 mai 1778. Gel observateur, dans le jour qui suivit une nuit où il avait observé une brillante aurore boréale, ayant trouvé que les astres oscillaient beaucoup dans sa lunette, aperçut dans le ciel des rayons d’une lumière blanche et vacillante, qui s’élevaient de tous les points de l’horizon vers le pôle de l’aiguille d’inclinaison, où ils formaient une coupole légère et blanchâtre semblable à celle que présentent la nuit les plus brillantes aurores boréales. M. Arago a constaté, en consultant les anciens registres de l'Observatoire, les perturbations considérables qu’éprouva au même moment l’aiguille des variations diurnes, preuve que le phénomène observé par le docteur lissber était bien une aurore boréale de jour.
On trouve également dans la relation de M. de Tessan, du voyage de la Vénus, que M. Cornulier, officier très-instruit de la marine royale, a souvent observé dans les parages de Terre- Neuve une direction particulière qu’afi'cctent de jour les cirrus, qui annonce toujours pour la nuit une belle aurore boréale '. M. Cornulier, d’accord avec M. Verdier, est convaincu, en étudiant la disposition de ces cirrus, qu’il y a presque tous les jours des aurores boréales dans ces parages, et que leur éclat seul est variable; il croit que, si on ne les observe pas toutes, cela tient à ce que la brume et les nuages des couches inférieures en masquent la vue. Cette remarque est tout à fait
' Il n'y a aucun doute que la direction qu'alTcctcnt les cirrils, surtout vers les réglons polaires, ne suit due a rélectricltc qu'ils transmettent; transmission qui pourrait égaleiuent expliquer la pliuspliurcscence qu'ils manifesteut quelquefois.
MAliNÉTISME TERnESTRE. ' 205
d'accord avec les observations d'aurores boréales qui sont faites maintenant depuis quatre ans d'une manière très-soignée, dans I bémisphère septentrional, au Canada en particulier. M. Lefroy a curegistré à TUbservaloire magnétique de Toronto les observations d'aurores boréales qui sont faites sous sa direction, dans dill'érentes stations au nombre de treize, non comprises d'autres observations fort nombreuses faites aux Klats- Unis, et qui sont recueillies par le professeur Henry, secrétaire do la Smit/uoruan Institution. 11 résulte de tout cet ensemble d'observations que l’aurore boréale apparaît dans pres<|ue toutes les nuits claires, et dans lesquelles la pleine lune ne brille pas d’un éclat trop grand; mais elle ne se montre pas h la fois dans toutes les stations. Cela èst vrai surtout pour les mois dont les jours sont les plus longs. U' octobre en mars, on peut dire que dans ces mois il n’y a presque pas une nuit où l'on n’aperçoive une aurore boréale; mais c'est en février qu’elles sont les plus brilluutes. il résulte des tableaux qui donnent le nombre des uuroros aperçues dans chaque mois de l'année, qu'on en a vu en tout pendant 2(il nuits en 1850, et pendant 207 en 1851. Une chose assez remarquable, mais assez naturelle cependant, c’est que la proportion des nuits dans lesquelles on voit l'aurore est d'autant plus grande qu'on est plus rapproché du pôle magnétique.
Hevenant à la coexistence des particules glacées dans l'air avec les aurpres, nous en trouvons une preuve frappante dans les observations faites au Canada et aux États-Unis. Des registres d'observations météorologiques , tenus avec beaucoup de soin , indiquent l'état de l'atmosplière les jours qui précèdent et qui suivent l'apparition d’aurores boréales. Or, presque toujours, l'aurore est précédée de la chute de la pluie et surtout de la neige ; il arrive aussi très-souvent , mais non toujours, que cette chute a lieu après l'aurore. Enfin l'apparition des halos lunaires, qui précède le plus souvent celle des aurores boréales, est une preuve de la présence dans l'atmosphère de ces particules glacées qui forment le réseau illuminé {>ar la transmission de l'électricité.
Mais, de toutes les preuves eu faveur de l'origine électrique
296 RAPPORTS DE L'ÊLECTRICITÉ AVEC LES PnÉNOHENES NATURELS.
de l’aurore boréale, ,1a plus concluante est celle qui est tirée de l’action que l’apparition de ce phénomène exerce sur l’aiguille aimantée. Si nous examinons avec attention toutes les observations qui ont été faites sur les perturbations que l’aurore boréale détermine dans l’aiguille des variations diurnes, soit par M. Arago, à l'Observatoire de Paris, soit par M. Forsler, par Farquharson et par tous les voyageurs, nous pouvons en tirer les résultats suivants :
1° Dans la journée qui précède la nuit où doit apparaître une aurore boréale, la déclinaison de l’aiguille à l’ouest est toujours sensiblement augmentée de 10, 20, 30 minutes, et même plus.
2* Au milieu et à la fin de l’apparition, l’aiguille dévie au côntraire plus à l’est qu’elle ne devrait le faire dans son état normal.
3° Enfin l’aiguille éprouve, souvent pendant la période du phénomène de l’aurore boréale, des oscillations irrégulières dont l’amplitude peut être de quelques minutes de degrés.
Il arrive ordinairement que, pour les aurores boréales qui se montrent dans la soirée, c’est à midi ou à une heure après midi que l’aiguille de déclinaison présente son maximum de déviation à l’ouest; la perturbation peut faire dévier l’aiguille de 5 à 30 minutes et au delà, de plus qu’elle ne déviait à la même heure les jours suivants et précédents. Quelquefois c’est à d’autres heures, le malin, par exemple, que le maximum de déviation occidentale a lieu; il est probable (pie cela lient à l’apparition d’une aurore boréale de jour. M. .\rago en cite plusieurs cas; ainsi, le 17 août 1825, la déclinaison fut, de 8 heures et demie du matin à midi, constamment supérieure de 5'.à la moyenne du mois pour les mêmes heures; et le même jour, à 10 heures du soir, MM. Coldslream et Foggo apercevaient de faibles traces d’aurore boréale, qui étaient très-probablement la fin d’une aurore boréale de jour. Le soir, l’aiguille était revenue à sa position ordinaire.
Les observations magnétiques faites dans les régions voisines du pùle confirment l’influence considérable exercée sur l’aiguille de déclinaison par l’aurore boréale. Ainsi à UeykiuvMk
(6i“ 8' l.ï"de lat. nord), MM. Lollin et Bravais ayant fait de nombreuses observations sur les variations diurnes de la déclinaison comparativement avec des observations semblables faites à Paris et à Cherbourg, ils avaient été frappés des perturbations presque continuelles de l’aiguille, qu'ils avaient altribtiées à (juelques mouvements du sol. Puis, remarquant la eonconlanec de leurs observations avec celles faites cimiuante ans auparavant (en 1780), par M. Lowenorn, ils acquirent la conviction que cette marche irrégulière de l'aiguille était due à des aurores invisibles pour eux à cause de la longue présence du soleil sur l’horizon. .M. (Ünge, missionnaire danois, avait fait, en 1780 et 1787, quelques observations sur l’aiguille aimantée, (jui l’avaient amené à reconnaître que, dans le courant de vingt-quatre heures, la déclinaison se trouve ordinairement la plus forte, vers l’ouest, de 9 à lU heures du soir, et la plus faible de 9 à 10 heures du matin, ce qu’il n’hésite pas d’attribuer aux aurores boréales. MM. Lottin et Bravais conürment complète-* ment, cette conclusion, qui résulte de leurs nombreuses et excellentes observations.
Nous voyons donc que les observations magnétiques faites ilans les régions voisines du pôle avaient déjà, depuis longtemps, semblé indiquer que les aurores boréales doivent être hea'ticoup plus fréquentes qu’on ne pense; ce qui vient d’étre confirmé d’une manière directe par les apparitions d'aurores boréales signalées dans les stations du Canada et des États-Unis.
Ainsi, la production des aurores aux pèles boréal et austral serait l’état normal sous lequel se manifesterait la neutralisation de l’électricité positive de l'atmosphère avec la négative restée dans le globe terrestre. Cette neutralisation ne se ferait pas d’une manière parfaitement régulière et uniforme. Il est évident que, suivant l’état plus ou moins brumeux, et par conséquent plus ou moins conducteur de l’atmosphère aux régions polaires, les deux électricités devraient se neutraliser avec plus ou moins de facilité. Ces dilférences seraient accu.sées pur des déviations plus ou moins grandes de l’aiguille de déclinaison, et par leur irrégularité même, différences qui ne seraient sensibles à de grandes distances des pôles, par exemple dans
298 RAPPORTS DE l’ÉLECTBICITÉ AVEC LE8 PHÉNOMÈNES NATIRELS. la zone tempérée, qu'aulant qu’elles seraient très-considérables. La plus grande déviation à l'ouest, qui aux latitudes peu élevées, précède généralement l'apparition d'une aurore, iuiUquerait une grande accumulation d’électricité due à une forte condensation de vapeurs aux régions polaires, latjuelle, en facilitant la réunion des deux principes électriques, augmenterait l’intensité du courant terrestre dirigé du nord à l'é({uateur dans notre hémisphère, et porterait par conséquent l'aiguille plus à l’ouest. Une fois l'aurore visible, ce courant deviendrait moins fort, parce que la lumière même de l'aurore serait une preuve de la résistance plus grande que rencontre la réunion des deux électricités, à cause probablement de la congélation des particules d'eau suspendues dans l’air qui constituent la brume'; aussi l'aiguille devrait rétrograder à l'est, ce qui a eifeclivement lieu.
Dans les latitudes plus élevées, les perturbations de l’aiguille sont continuelles, parce que les plus légères différences dans riiiteosilé des décharges électriques qui ont lieu aux régions polaires doivent y être sensibles. Quant à la remarque de MM. (linge, Loweuorn et Lottin, que le maximum de déviation de l'aiguille a lieu de huit à dix heures du soir, et le minimum de neuf à dix heures du matin, comme elle est le résultat d'observations faites seulement pendant quelques semaines de l'été, elle prouve simplement qu'à cette époque de l'année, c'est-àdire à l’époque où les jours sont les plus longs, la plus grande condensation d'humidité a lieu, ainsi que cela doit être, dans les moments qui précèdent et dans ceux qui suivent le coucher du soleil, et la moindre sept à huit heures après son lever. Du reste, d'après les observations du lieutenant Ilood, consignées dans le voyage du capitaine Franklin, du 1“^ février au 31 mai, la plus grande déclinaison avait lieu entre huit et neuf heures du matin, et la moindre à une heure après minuit. Ainsi, comme on le voit, les époques des maxima et des minima de
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MAGNÉTISMB TERBESTRE. 299
déclinaison sont éminemment variables avec les saisons dans les latitudes élevées, où les grandes différences dans la longueur des jours et dans la température, doivent amener des perturbations considérables dans l’état de l'atmospbèrc, au point de vue de la conductibilité électrique.
l'n fait assez curieux, c'est qu’il arrive quelquefois que lorsque l’observateur se trouve, pour ainsi dire, au milieu de l’aurore boréale, l’action sur l’aiguille peut devenir presque nulle. C’est ce que M. Forster a remarqué au Port-Bowen, situé plus au nord que 65” qui est la latitude des forts Franklin et Kntreprisc, où le docteur lÜchardson avait par contre remarqué l’action de l’aurore sur l’aiguille. En effet, si l’aiguille est située dans l’intérieur du cercle que forme l’aurore boréale autour du pôle magnétique, elle n’est plus sous l’inlluence immédiate des courants électrniues qui circulent alors autour d’elle, et non au-dessous ou au-dessus, et elle ne doit en éprouver qu’une action variable et irrégulière.
L’action magnétique de l’aurore boréale n’est pas limitée à l'aiguille de déclinaison. Il résulte des nombreuses observations de M. Krcil que cette action s’exerce également sur lus trois éléments magnétiques. Elle'augmente légèrement l’inclinaison comme la déclinaison, mais moins fortement au commencement de l’apparition du phénomène, et elle diminue l’intensité, preuve que la cause quelconque qui produit l’aurore n’est pas la même qge celle qui engendre le magnétisme terrestre, et en est indépendante.
Nous avons dit que l’aurore boréale était probablement un phénomène journalier, mais seulement d’une intensité variable; ces différences dans son intensité seraient la cause qui fait qu’elle n’est pas toujours perceptible, et que le nombre de fois qu’elle est apparente dans l’année est d’autant moindre qu’on est plus éloigné des régions polaires.
11 y a aussi de très-grandes différences entre les mois de l’année, quant au nombre des aurores boréales visibles d’un même lieu. Ces différences ressortent d’une.manière frappante de deux tableaux qui compreunent le nombre des aurores boréales observées chaque mois pendant un certain nombre
nOO RAPPORTS DE l’ÉLECTRICITÊ AVEC LES PHÉNOMÈNES NATURELS.
(Tannées ; le premier, donné par M. Hansleen, pour Chrisliana, pendant une période de seize années, de 1837 à 1853; Taulre, donné par M. Qoetelcl, d'après des observations faites à Upsal, de 1739 à 1762, successivement par Celsius, lijorter et le professeur Bergmann
NOMBRE DE JOURS PENDANT LESQUELS l’aURORE BORÉALE s’eST MONTRÉE A CHRISTIANIA, DEPUIS JUILLET 18.17 JUSQU'eN JUIN 185.1*.
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