DE L*A1MANT ET DES PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES

distance du centre; on les nomme pôles secondaires ou points conséquents (fig. 70).

Fig. 70.

Un morceau d*acier aimanté possède aussi» comme la pierre d'aimant, la faculté de communiquer sa vertu magnétique à un autre barreau ou à une aiguille d'acier; il suffit, pour obtenir ce résultat, de frotter dans toute sa longueur, et toujours dans le même sens, contre Tun des pôles de r.aimant , le barreau ou Taiguille qu on veut aimanter, nom qu'on donne à cette opération. Les aiguilles aimantées peuvent ^tre cylindriques; elles ODt cependant le plus souvent la forme d*un prisme ou d'un losange mince et allongé. Quant aux barreaux, ils sont ordinairement prismatiques; ils ont aussi quelquefois la forme d'un fer à cheval, et, pour les renforcer, on en superpose plusieurs les uns sur les autres. Ils sont alors capables d'attirer de grandes masses de fer et de supporter jusqu'à 50 ou 100 livres, sans

Fig. 71.

qu'un poids aussi considérable puisse détacher de leurs pôles le fer qui y est adhérent (iig. 71).

154 MAG!»éTlH.Wg ET ÉLÊCTaO-l>Y«AMJQtm,

Une aiitro propriété imporlaote des ainianls, c'est l'influen que le globe terrestre exerce sur eux lorsqu'ils sont mobile, effet, si après avoir aimante une aiguille d'acier on la suspeiî par son centre de gravité à un lit, ou qu au moyeti d*une cbapi on la mette sur une pointe (Gg, 72), on trouve qu*elle prel

une direclion délermioce vers un point de rhorizon, qui est à peu prè?

celle du sud au nord* Cette direction est tellement constante que, lors même qu'on déplace i'aiguUle, elle y revient toujours après un nombre plus ou moinâ grand d*ôscilktions^ avec une précision parfaite. Il y a plus : c'est toujours la même extrémité de raiguillequi est tournée vers le nord el la même qui es!

tournée vers le sud, en sorte queiî Ton tourne T aiguille de 180", elle n'est plus en équilibre duQssa ûouvellc poïiition, mais ellf; fait une pirouette et décrit une demi* circonférence d'un c^ité ou de Vautre pour revenir à sa position primitive, La pointe de raiguille qui se dirige vers le- nord â éU nommée paie nord et celle qui se dirige vers le sud paie sud, j de les reconnaître immédiatement, et par conséquent de fmvii de quel cftlé est le nord, on a soin de bleuir légèrement enl chauffant la moitié de raiguille qui se dirige du cUé An nonVet de laisser sa coiil»^ur naturelle à eelle qui se porte au sud*

La direction de Taiguille aimantée est constante daos lîfl même lieu, à une ép0((ue donnée ; mais elle varie d*un li»'U è^ l'autre, et elle change avec les années; elle est même sujellesû un même point du globe à de petites variations périodiques j dant la durée d'un jour, variations qu'on a nommées par< raison variât iôn^ diurms.

Nous avons vu que cette dii*ection n'est pas exactement ce du sud au nord; aussi a-t-on nommé m&ridien rna^nêiiqnr] plan qui passe par le centre de la terre et lu dirertion de Y\ goille aimantée dans le lien qu'on considère, pour le disti guer du méridien terrestre^ qui est le plan qui passe pari

DE L*AUlAirr ET DES PHÉNOMÈNES aiAGNÉTIQUES. io5

même lieu et par Taxe de la terre. L'angle que font ces deux plans, ou, ce qui revient au même, les deux iracesquih laissent 8nr la surface de la terre, se nomme la déclinaison de Taiguille aimantée. On la détermine en mesurant l'angle que la direction de l'aiguille aimantée horizontale fait, avec la ligne méridienne. La déclinaison est orientale ou occidentale^ suivant que le pôle nord de l'aiguille est à l'est ou à l'ouest de la ligne méridienne. Elle était à Paris de 11* SC à l'est en 1580, nulle ou de Qr en 1663, de 8* à touest en 1700, de 22** en 1785, de 22* 14' en 1814, et dès lors elle a commencé à diminuer ; elle était en 1849 de 21^

Elle était à Londres de 1 !• 15' à Test en 1576, de 0^ de 1657 à 1622, de 2« 6' à V ouest en 1670, de 24° 2' 18" en 1815, époque où elle a atteint son maximum ; elle était en 1 849 de 23". — Elle était à Genève de 19* en 1818, elle était en 1 849 de 18^

U y a des lieux de la terre où l'aiguille se dirige exactement suivant la ligne méridienne , et pour lesquels par conséquent la déclinaison est nulle. La série de ces lieux ou de ces points wm déclinaison ne forme point une courbe régulière ; nous aurons occasion d'y revenir et d'étudier leur distribution.

On nomme boussole de déclinaison tout appareil propre à obscrrer et à mesurer la déclinaison , ou réciproquement à détmniner la direction du sud au nord , c'est-à-dire la ligne méridienne , la déclinaison magnétique du lieu étant donnée (fig.73).

Cet appareil se compose d'une aiguille aimantée délicatement suspendue, soit au moyen d'un fil de soie sans torsion, soit au moyen d'une chappe en agate ou en acier reposant sur un pivot. Un cercle divisé avec soin, sur lequel on lit la division correspondante aux extrémités de Taiguille, est fixé contre les côtés d'une boite circulaire en cuivre rouge ou en bois recouverte d'un verre, dans laquelle est placée l'aiguille et la pointe sur laquelle elle repose. L'instrument peut être muni d'une lunette portée sur un axe de rotation parallèle au plan de la division circulaire, et dont le milieu est sur la verticale qui passe par le centre de suspension de l'aiguille. Cet aie porte un niveau à bulle d'air et un quart de cereie vertical di-

156 MAtifîÉTlSME ET ÉL£CTEO-m!«iAMlQtB.

visé pour mosurer les angles que décrit la luaelle. On peut tiure tourner la boile autour d'un axe vertical par lequel elle i*sl fixée sur son pied, jusqu a ce que la luuelte se trouve plac^

dans la direction du méridien. On détermine alors Tangle qu fait Taxe de la lunellc avec la direction de Taiguille aimantt'e, €t on a la déclinaison. Ou bien, connaissant cette déelinaisoiif on fait tourner la boîte jusqu'à ce que Tangle que fait Vme Ac la lunette et la direction de laiguille lui i=oit égal^ et alors o^ a la position du méridien. La bonssole marine^ mit compas ■Dariaiwn^ ne diffère de la boussole ordinaire qu*en ee qu'elle T une double suspension qui lui permet de se maintenir maigri Fagi talion de la mer, dans une situation sensiblement horizontale.

Nous avons supposé que raigiiille aimantée était suspendt par son centre de gravité; mais nous devons njonter qtie it centre de gravité a été déterminé après que l'aigiiilie a été aimantée. En effet, si on le détermine auparavant, e'est-iVdirp À on suspend a un lil de soie sans torsion une aignille d'aei»Tnoo aimantée, de manière à ce qu*elle soi l parfaitement hori/onlale, on trouve qu*âprt^â avoir été aimantée eUe ne garde pas soa

DE L^AlMÀNt ST I>ES PHÉNOMÈNES IIAGNÉTIQUES. 157

horizontalité, quoiqu'elle soit suspendue de la même manière. Elle commence par prendre la direction ordinaire du sud-est au nord-ouesty puis on voit son pôle nord s'incliner comme si la moitié qui est du côté nord était plus pesante que celle qui est du côté sud. On peut s'assurer cependant directement que l'aimantation n'a nullement modifié le poids de l'aiguille ni celui d*aucune de ses parties. L'effet qui se manifeste est le résultat de la même action qui détermine la direction constante de l'aiguille de déclinaison ; on le nomme l'inclinaison de l'aiguille; il se mesure par l'angle que fait avec Vhorizon une aiguille qui peut se mouvoir librement autour de son centre de gravité dans le plan du méridien magnétique.

Une boussole d'inclinaison (fig. 74) se compose d'une aiguille traversée à son centre de gravité par un axe cylindrique en acier poli qui repose par ses deux extrémités sur deux couteaux d'agate bien tranchants. Ces deux couteaux sont portés par deux traverses horizontales en métal, parallèles l'une à l'autre, et qui sont les diamètres d'un cercle vertical sur lequel est tracée une division circulaire. On a soin, au moyen d'un artifice trôssimple, de placer l'aiguille sur les couteaux de façon que son axe de rotation se trouve exactement passer par le centre du cercle divisé et soit perpendiculaire à son plan. Le plus souvent, au lieu de se servir des couteaux d'agate, on introduit les tourillons d'acier dans des trous cylindriques percés dans les deux traverses horizontales et situes sur la ligne perpendiculaire au plan du cercle et passant par son centre ; mais le frottement, qui est beaucoup plus considérable dans ce Q)ode de suspension que dans l'autre, risque de nuire à la liberté des mouvements de l'aiguille. C'est pourquoi , dans les appareils très-perfectionnés, on emploie de préférence le premier. Ce cercle, soit limbe vertical, repose sur un pied qui est mobile autour d'un axe vertical dont la direction prolongée

Fig. 74.

io8 MAGNÉTISME ET ÉLEGTBO-DTNAHIQUE.

passe par son centre et par conséquent par Taxe de suspension de l'aiguille. Un cercle azimuthal, soit horizontal, permet de délcrmiucr à chaque instant les angles décrits par le limbe vertical, et par conséquent de placer celui-ci dans tous les azimuths et particulièrement dans la direction du méridien magnétique. L'aiguille aimantée se dirige alors d'elle-même suivant la ligne d'inclinaison. Ou mesure Tangle au moyen de la division du limbe vertical, qui est munie ordinairement d'une loupe. Il faut faire plusieurs observations et en prendre la moyenne pour parvenir à un résultat exact, parce que la suspension est toujours imparfaite, quelque précaution qu'on prenne, et parce qu'on n'est jamais bien sûr que l'axe de rotation passe exactement par le centre de gravité de l'aiguille. Pour se mettre à l'abri de cette cause d'erreur, on doit faire quatre espèces d'observations et prendre la moyenne des résultats de chacune d'elles. Après les premières observations, on en fait de nouvelles en ayant retourné les faces du barreau sans changer les pôles; puis viennent deux autres séries d'observations pareilles qu'on fait après avoir changé les pôles de l'aiguille en l'aimantant dans le sens contraire, c'est-à-dire en la frottant contre le même pôle d'un aimant dans un sens contraire à celui dans lequel on l'avait primitivement frottée, de façon que l'extrémité qui se dirigeait au sud se trouve dirigée au nord, et celle qui se dirigeait au nord se dirige au sud.

L'inclinaison , qui était à Paris de 75" en 1671, a toujours été (m diuiimiant dès lors ; elle était en 1835 de &T 14' , et, en \ 849, de 07". Elle varie comme la déclinaison, non-seulement avec les épo({nes d'observation, mais encore avec les lieux ;i Londres, elle était en 1720 de 70" 27', en 1833 de 69» 2', et en 1840 de 08" ; à (ienève, elle était en 1825 de 65*^ 48' 30", et en 1849 de 04". Plus on approche du nord, plus elle augmente. Ainsi il existe un lieu à 80" de latitude nord, découvert par le capitaine Parry, où l'inclinaison est de 90". Par contre, si on s'approche de l'équateur, l'inclinaison diminue ; il y a même sur la surface de notre globe une série de points où elle est absolument nulle, et qui forment autour de la terre une courbe qu'on appelle YequaJevr magnéiiqve. Cette courbe est asseï ré-

DE l'aIIUIKT £T DES PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES. 159

gulière dans une partie de son cours, et elle peut être regardée comme un grand cercle incliné de 1 2 à 1 3"" à celui de récjua* leur terrestre. Au delà de Téquateur rinclinaison recommence et augmente à mesure qu'on s'approche du pôle austral ; mais c'est alors le pôle sud^ et non le pôle nord de Taiguille qui s'incline au-dessous de Thorizon.

Lorsqu'on ne connaît pas la déclinaison et qu'on a à faire une observation d'inclinaison, on peut sans boussole de déclinaison déterminer facilement le plan du méridien magnétique en cherchant le plan dans lequel l'aiguille d'inclinaison se tient parfaitement verticale; ce plan est perpendiculaire à celui du méridien. Lors donc qu'on a déterminé le premier on connaît le second, et on y place l'aiguille en faisant décrire au cercle vertical un angle de 00*' sur le cercle azimuthal. Cette liaison, si simple entre les deux plans, provient de ce que l'aiguille aimantée se plaçant naturellement, lorsqu'elle est libre, dans le plan du méridien magnétique et n'étant point sollicitée à en sortir, elle doit évidemment, pour obéir à cette loi, prendre la position verticale quand le plan où elle est obligée de se mouvoir est perpendiculaire à celui du méridien magnétique» car de cette manière elle se trouve être à la fois dans les deux plans.

La force qui détermine la direction de l'aiguille aimantée D^est, en effet, ni attractive ni répulsive; mais seulement une force directrice incapable d'imprimer aux aimants un mouvement quelconque de translation. C'est ce qu'on peut prouver par déférentes expériences; ainsi une aiguille aimantée flottante sur l'eau au moyen d'un morceau de liège auquel on l'a fixée n'éprouve aucun glissement; elle prend simplement la direction du méridien magnéti({ue comme les aiguilles, qui» reposant sur un pivot, sont retenues à leur centre. Une aiguille aimantée fixée en travers et à l'extrémité d'une planchette horizontale» avec un contrepoids à lextrémité opposée pour maintenir l'équilibre (fig. 75), se dirige encore exactement dans le plan du méridien magnétique quand on suspend la planchette par son centre de gravité à un fil de soie sans torsion, quoique ce centre ne soit point celui de l'aiguille. Enfin, si on leste une

160 MAGNÉTISME ET ÉLECTRO-DYNAMUJl'E.

aiguille aimantoë par im morceau de platine de manière à1

faire lenireu érjuilibredans Tintérieurd^une masse de merruï

et à la soustraire ainsi à raclion de la

sanleiirj on la voit se placer dans \û méri-

. dien magnétique et y prendre une directi

y inclinée vers le nord, parfaitement semblS

/j^ ' ^> bie à la directiou de raiguil le dUnclinaiî^on*

/'^ û Cette direction est donc celle qui résulte

naturelletnent, et abstraction faite de tfmt

mode de suspension , de Taction qu'exercent sur Taiguille ai mantée les forces ou la force qu on nomme magîiéimne krrestre

On n'est pas arrÎTé de prime-abord à reconnaître que de la terre qu'émane la force qui imprime à raiguille aimant*^ la direction que nous venons de déterminer • Les uns avaieol placé le siège de celte force dans une petite étoile qui forme 1^ queue de la grande Ourse, les autres la plaçaient au ilelà encore, fjjlbertj le premier, à la fin du seizième siècle, montra^ dans un ouvrage très -remarquable, miïinlè Physiologie de l'ai' mant \ qu'il fallait la chercher dans le globe terrestre, n- '' ' qui déconlait évidemment des observations faites en v. lieux de la surface de la terre. Nous verrons plus tard, en effet, qu'au moyen do ces observations nombreuses et variées^ il Atvient facile de déterminer les directions des forces qui sollicilcul l'aiguille, et que ces directions sont telles, que c*est évidemment de la terre qu'émanent ces forces elles-mêmes. On s'est mcni« assuré que rinlensilê du magnétisme terrestre varié, comme la déclinaison et rincli liaison, avec le temps et avec les lieux èl qu'elle augmente de réijuateur aui pôles. Quant à la eat des forces magnétiques émanées de la terre ^ les conjectiii qu*on a formées à cet égard sont liées aux propriétés de« mants ; nous aurons soin de les indiquer en étudiant ces priétés; mais nous ne pourrons en examiner )a valeur ijue d le chapitre de la cinquième partie oi\ nous nous occuprrons sources iiatuielle de rélectricitéet du magnétisme terrestrf-l

* phfjshh^fa nora, de mùgnHe magneticisque cûrpt^nùm. Londres, H

M l'aIMAWT et DKS PirÉNÛMÈÎÏES MAGNÉTIQUES. 161

La découverte de la boussole est beaucoup moins audeune qoe celle de l'aimanL, Il parait que le premier navigateur eumpéeo qui s en est servi est Vasco de Gaina, dans sa première npéditioo dans Flnde. Cependant il est fait expressément mention dans un dictionnaire chinois terminé daos Tan 121 de ne ebn^tienne, et dans un autre dictionnaire complété sous le n^^ne de Kang-hi, du fait que, sous la dynastie de Tsui il9 ans avant J.-C.), les vaisseaux se dirigeaient vers le sud au moyen de Tainiant. La découverte de la déclinaison paraît Temonter jusqu'à Christophe Colomb; le premier il aperçut en 1492 > lorsqu'il paicourail rOcéan pour aller découvrir le nouveau monde, que l'aiguille ne se tournait pas direcleroenl au nord dans tous les lieux de la tt^rre, comme on l'avait cru juiiqu'a]oi*s. Quant au changement de déclinaison dans le mémo lieUj i! fut découvert en 1622 par Gunter, professeur au collifge de Gresbam; Tinclinaison fut découverte en 1576, pur Norman n*

Jusqu'ici nous n'avons considéré une aiguUle ou un barreau aimanté qu'isolé; nous lui avons reconnu la propriété d'attirer le fer à ses pôles, celle d'être dirigé lorsqu'il est mobile par raction de la terre, celle enfin de communiquer la vertu qull possède à d'autres barreaux ou aiguilles d*acier. Mais les aimants possèdent d'autres propriétés, qui se manifestent en particulier quand on les approehe les uns des autres, telles, par eiemfde, qu'une attraction et une répulsion mutuelles. Si on approché du pôle nord d'une aiguille aimantée librement suspendue le pôle nord d'une autre aiguille ou d'un barreau ^uon tient à la main, on voit aussitôt une répulsion très-prononcée s'établir entre les deux pôles; il en est de même si oïl I prëftente tes deux pôles sud l'un à l'antre; ces répulsions ont ►Beo à distance et sont très-énergiques. Mais si au pôle nord de Tajf uille mobile on présente le pôle sud de la fixe, ou à son pôle »ud le pôle nord de Tautre, ce n'est plus une répulsion, 1 une forte attraction qui a lieu; le pôle de raiguille mobile lie pfécipile sur le pôle de la fixe, et il se manifeste une adhérence entre eux qui dure tant qu'on ne parvient pas, par un effort énergique, â les détacher Fun de l'autre; ce qui établît 1, 11

162 magnétisme; et ÉLSClBO-DYNAHIQtJK.

enlre ces attracLioas el les altracUons éleclriques^ qui eesseot à rinstanl môme du coulacl, une différeûce bien caracléristiquo. La fL-piikion des deux pôles du uiètiieuoiii, de la njéme aiguiUe sur les deux pôles du même nom d*une autre aiguille, se manifeste d'une manière très-sensible, quand on approclie parallèlement Tune de Tautre deux aiguilles mobiles qui leur direction du sud au nord.

Les atlraelions et les répulsions magnétiques ne sont nullement influencées par le milieu interposé eulre les deux at* mautSj ou entre rainiant et le corps magnétique, lorsqu'il s'agit dô la simple attraction exercée par un corps aimanié sur un corps qui ne Test pas* Ces actions ont lieu avec la même force que le milieu interposé^ soit Tair, le vide ou une subst quelconque. Il faut seulement que le milieu ne soil pas même magnétique. Ainsi une plaque do bois, de verre, il métal non magnétique , une feuille de papier ou de carte une couche d'un liquide ou d'un gaz queleouque, rialtTi*o* sition d'une Oamme, ne modifient en rien ce genre d'actkm; i distance seule exerce sur son intensité une influence que mû ne tarderons pas à apprécier-

Les expériences que nous venons de rapporter, jointes aui observations relatives à la direction de Taiguille aimantée ] rinfluence du globe terrestre, établissenl le fait important qi^ lors même qu'ils attirent égaleniunt le fer, les deux p6léisit aux extrémités opposées dun barreau aimanté présentent différences essenlielles dans leurs propriétés, et une espèce d'j tagonisme analogue à celui qui existe entre les deux électriciU Ainsi, lorsqu on aimante un morceau d'acier ou de fer e^J frottant toujours dans le même sens, le long de Tun des j d'un aimant, le pôle qu'acquiert l'cxtréniité de la b.irre d'« qui est la dernière en contact avec raimant dépend de m des deux pôles de cet aimant contre lequel le frottemc lieu, et est toujours d'un nom contraire au sien. Si c'est le nord qui sert à l'aimantation, Tacier prend un pôle &ud ài de ses extrémités qui reste la dernière en contact avec ce | nord , et par conséquent acquiert uu pôle nord à Tautre d^i extrémités.

DE LAUUNT KT D£S PIIÉNOMÈMES MAGNÉTIQUES. 163

L*acier n'est pas le seul corps qui soit susceptible d'être aimanté; le fer lui-même, le cobalt et le nickel possèdent la même propriété. Non-seulement ces corps attirent une aiguille aimantée lorsqu*on les présente à Tun de ses pôles ou sont attirés par elle, mais ils peuvent être aimantés, et par conséquent acquérir toutes les propriétés que possède un aimant, celle d'avoir deux pùles, d'être influencés par le magnétisme terrestre, etc. Toutefois, il existe des différences, sous ce rapport, entre ces divers métaux. Ainsi le fer, quand il est bien doux, c'est-à-dire bien recuit et dépouillé, autant que possible, de charbon , n'acquiert qu'un magnétisme passager. Si Ion touche Textrémité d'un cylindre ou d'un fil de fer doux avec le pôle d'un aimant, on voit aussitôt l'autre extrémité de ce cylindre attirer la limaille de fer et agir sur une aiguille aimantée; en un mot, on y découvre l'existence d'un pôle magnétique de môme nom que celui de l'aimant avec lequel le cylindre est en contact par son autre extréoiité. Mais aussitôt que le contact cesse, la limaille de fer tombe et le pôle disparaît; en un mot, le fer doux perd toutes ses propriétés magnétiques, ou si du moins il les conserve quelques instants, elles sont singulièrement aifaiblies. Ainsi le fer doux peut donc instantanément acquérir le magnétisme, mais il le perd aussi immédiatement après qu'a cessé la cause qui Ta produit. Remarquons toutefois que, pendant qu'il est sous l'influence de l'aimant , le fer doux acquiert un magnétisme plus fort qu'un morceau d'acier semblable aimanté par la même puissance. Une aiguille d'acier ne prend pas si facilement le magnétisme; un simple contact avec le pôle d'un aimant ne sufQt pas, ordinairement, pour l'aimanter; il faut ensuite la frotter le long de ce pôle plus ou moins longtemps, toujours dans le même sens; mais elle conserve indéfiniment le magnétisme qu'elle a acquis. La trempe augmente dans l'acier cette double propriété, qui établit sous ce rapport une difTérence si marquée entre lui et le fer doux. Le nickel et le cobalt se rapprochent plus à cet égard de l'acier que du fer, quoiqu'ils ne puissent acquérir une vertu magnétique aussi considérable que celle que prend l'acier trempé.

L'aimantation peut avoir lieu à distance comme au contact;

104 MIGNÉTISME ET ÉLECTaô-DYKAAIlQOË.

il sufûL , par exemple, pour qu'un cylindre de fer doux devienne magûélique, d*en approcher, sans que le coDtact soit nécessaire,

le pôle d'un aimant. On peut mettre en évidence d*une manière tl-ès-simple cette action, en suspendant deux bouts de fil de à deux tils de soie^ comme les deux balles de sureau d*un él( troscope; on en approche le p6le d*un barreau aiuianté, cl au" sitôt on les voit s écarter F un de l'autre, par Teffet répabtf qu'exercent les pôles de même nom qu'ils acquièrent à leurs extrémités ioférieures et supérieures. Mais aussitôt qu'on éloigne Taimant , les deux bouts de fil de fer se rapprochent en reprenant leur position verticalej preuve que leur aimantation *\ cessé. Le nickel et le cobalt présentent le même phénoraem% mais il est d'autant moins prononcé que le corps magnétique a moins de facilité à être prompt ement aimanté-

L'attraction qu'exercent les aimants sur la limaille de fer, flH en général sur les corps magnétiques ou aimantés, lient à cf T que les aimantant par leur intluence à dislance, ils déterminer J dans la partie du corps la plus rapprochée d'eux un pôle cofltraire à celui qui agit ; et c'est entre ces deux pôles opposés qu rattraction se manifeste^ comme si h'S deux corps étaieut aimn tés. 11 est cependant toujours facile de distinguer unesubslarie ai montée d'un corps simplement susceptible de rétre, et appelé, par cette raison, magnétique. 11 suffit pour cela de préseni«r tous les points d'une substance au même pôle d'une aiguilb aimantée; si Taction est partout attractive, le coq><i n'est tfà magnétique, mais si elle est atlractive en quelques pointé répulsive en d'autres, c'est un signe que le corps a deu% pôh contraires, et que par conséqueut il est aimanlé. Il ne faut | que raiguille qui sert à cette épreuve soit trop forlem^nl aimantée^ car elle risquerait, si la substance soumise àreip rience n'avait qu'un faible magnétisme, de ne point indiqu de diflerenee entre ses pôles, en agissant sur elle comme «m du fer doux et en T attirant également dans tous ses points.

Le globe terrestre peut, comme un aimant, exercer a dÎjsUnè son pouvoir magnétisant* Si Ton tient verticalement, ou enco mieux, dans la direction de Taiguille d'inclinaison, une bar de fer doux d'un mètre de longueur^ on trouve qu'elle nrquic

M L AIMAKT ET DES PHÉNOMÈ?ms MAGÎOlTlQirES. 16S

[«Mes : un pôk uord à son extrémité inférieure, et no pôle

H son extrémité supérieure. L'exislcnce de ces deux pôles

^e mauife^le par Tactlon atlraetive et répulsive qu exerceut le^

dmx exlréniités de la barre sur le même pôle d'une ai^^uille

I iiQiaott'e» délicatement suspendue, qu ou eu approche* Le globe

[ferrestre agit donc comme agirait un gros aimaut dont Taxe,

assâDt par le centre de la terre, serait situé dans le méridien ma-

Tiétiquej et qui aurait au nord un pôle contraire à celui de Tai-

|uilkquiest dirigé au nùnl,etausud un aulrepôle contraire éga-

rmeii t à celui de T aiguille qui est dirigé au sud. Cette hypothèse

fur la cause du magnétisme terrestre expliquerait également la

irection de l'aiguille aimaotéej qui serait la conséquence desat-

çlions exercées par les pôles magnétiques du globe sur les pôles ûotrairesde Taiguille aimantée. IIsufGraitdonc pour connaître

position du pôle magnétique de la terre, situé au nord, de Hermîner avec f*ain la direction de laiguille d'inclinaison daus jelques lieux différents, et riutersecliûn de ces ligues serait

point où &e trouverait le pôle cherché. 11 faudrait en faire ilanl de Pautre côté de 1 equateur magnétique, pour déterminer

jK)sitiondu pôle magnétique terrestre situé au sud. Mais il

trouve que les directions prolongées de Faiguille d'iucUnai-

dh, soit dans l'hémisphère boréal, soit dans riiémisphère aus-

ral, ne se coupent pas toutes exactement au même point; ce

|ui semblerait prouver qu'il u*y a pas dans chaque hémisphère

|D îseul pôle ou un seul centre d'action magnétique. Nous rc-

lendrons en détail sur ce sujet iutéressant de physique terrestre,

jaml nous traiterons des observations nombreuses qu'on a

cimier sur les divers phénomènes du magnétisme terrestre,

: des hypothèses qu'on a faites sur son origine et sa nature.

U n*est pas inutile de mentionner ici nue dénomination encore

liée dans les ouvrages français, et qui doit sou origine à la béorit* deTaimant terrestre. Fartant de l'hypothèse que la terre Liiîsede deux pôles magnétiques, et du principe établi par TexfpTÎeiicc que ce sont les pôles de nom contraire qui s attirent,

avait appelé pôle austral celui de Taiguille aimantée qui se

le au nord^ parce que, disail*on, il est attn-é par le pôle

àikue de la terre, situé au nord^ et qui est naturellement

ÈtECTRO-mNAMlQtt.

même raison.

MAC?IÉTtSME IT

on avait appelé, par 1 ui qui m dirige au sud, parce que, disait-on.

pAlc

le pôle borém ; c de Taiguitle cel il ost attiré parle pflle aaslral da gluhe. Qiimi à nous^ préférant une d<!^noiriînation fondée sur un fait à celle qui s'nppuie sur une théorie plus ou moLus contestable, nous continuerons à appeler pôle nord de Taiguille ecluî qui se dirige au nord, et pôle md celui qui se dirige au sud J

L'aimantation que produit le magnétisme terrestre eslft litée par toit tes les aclions, soit mécaniques, soit ehimiquoSj dérangent les mulécules da fer de leur position naturelle d*«*quï libre. Ainsi, la percussioUj ta torsion, toute espèce de vibration imprimée à une barre de fer, déterminent chez elle la présence des deux pAles magnétiques ; la simple oxydation à fair produit le même effet. Pour s'assurer que cette aimantation est bien due à Tinfluence du magnétisme terrestre, et non à ces actions elles-mêmes, il suffit dViaminer la position des pôles dans les barres soumises à l'expérience, et on trouve que celte pogitioQ est toujours celle qui résulterait de l'action immédiate du globe; ainsi, c'est toujours le pôle nord qui se trouve à celle deseitrénniés do la barre qui est inclinée au-dessous de Thorizon m à celle qui est tournée du côté du nord, si la barre est Ijor- '"talc. On peut même, si la barre est d'un fer bien doux, cIj immédiatement ses pôles en la retournant brusquement, tic façon que rexlrémité qui était dirigée au nord te soit au n ^ ' que celle qui était dirigée au sud le soit au nord. Il y a ^ il est facile de constater que, quelle que soit faction quisollii le corps, le magnétisme qu'il acquiert est d'autant plus inlt'i que sa position le rapproche davantage de la direction de Ti guille aimantée j et qu'il devient tout à fait nul si la barre placée dans une position parfaitement peqicndiailaire à o direction* On a ainsi la preuve évidente que l'eirei ne ntmi pas d'une manière imrat'diate de Tac lion à laquelle la burrc goumise, mais uniquement du magnétisme terrcsirç dont 1' fltience est favorisée par cette action

C'est encore à rinfluencc de ce magnétisme qu'on doit aitrib' raimantatiou que possèdent tous \es corps maguéliques 1. plus ou moins longtemps à la même place; ainsi les tig«s

DE L AIMANT ET DES HiÉ^^OMfcNBS MA6?(ÉTIQU£S. Ifi7

mtennerres, les pointes des clochers*^ les barreaux ou autres

I cbjetâ de fer placés dans les fonslrurtions, offrent toujours des iniet*s ile mag-mHîsme; il en est de même des outils en fer ou en arier^ tels que ceux d*un serrurier, ou tels que les poinçons ou

I in^irumcnls Iranchants qui sont sujets à éprouver, par Tusage ïii]<[uel on les emploie, des raouvemonls vibratoires» On peut iéuif, par raimaTïifition opérée au moyen du globe terrestre, se purer de rorts aimanisen prenant un certain nombre de fils

I ie fer t de 30 à 4U rentimètres de longueur, et en leB tordant fortement pendant qu*on les lient dans une position verticale, ou encore mieux dans la direction de l'aiguille d'inclinaison. CeU^ opération, qui les rend plus roides, facilite en même temps le développenienl cbez eux d'un fort magnétisme; et une fois qu'ils ont ctc aimantés, on les réunit pour en former un faisceaii, en ayant soin que leurs pôles semblables soient tous à la même ertrémilé du faisceau .

L'action aimantante que le magnétisme terrestre exerce sur le fer peut déterminer sur les aiguilles de boussole des dévia-

I stioïis fâcheuses, quand elles sont placées sur des vaisseaux en marche* En effets ces bàtimenls, qui renferment dans leur con- Mrurtion une quantité toujours considérable de barres, de lames ti de liges de fer, se trouvent, par le fail, contenir des aimants rfofil \m pôles doivent changer avec la position du vaisseau, par rapport au méridien magnétique* 11 en résulte sur Taiguille une action variable, dont l*efï"et est impossible à déterminer d'avance, tandis que si le bâtiment restait toujours à la même place, il î^*rail facile d'apprécier rinflnence de cette cause de déviation et d>n tenir compie. Aussi les navigateurs sont-ils exposés à faire lie gramles eiTcurs, qui peuvent avoir les plus graves conî^jui'nces* Supposons, par exemple, que Taxe du vaisseau, ' -dire la ligne qui va de sa poupe à sa proue, fût d'abord iticulaire au plan du méridien magnétique et dirigé à l'ouest; que, dans cette position, la déviation de Taiguille fût

^ U efil prohal>iË que i^uaTid il s'agit dea poititet en fer élevéesi telles en par-

'i*?* (lef^ p raton nerres^j Vélettrlcite atmosphérique, et plus partie u-

titi lit foydrc«^ eontribue pûur fo. part à ieur almanlALion, aulant et

168 lilGNÉTi6M£ ET ÉLBCrilO-DYNAMiglJE.

de 20° à Touest de la direriion qu*elle deT^rait avoir; un cha! gcmenl dans la marche du bàLimenLfailque Taxe vient à tourner de 180% c*esl-à-dire de Touesl à l'est; par Teffet de ee changemeut de direction, la déviation a également passé de l*ooestà Test, et est par cooséqueiil de 20*" à Test, 11 est évident que lohservaleur qui ne coniiaUrait pas TacLion du fer contenu dans le vaisseau auquel sont dues ces deux déviations de 20% d'abord à Touest^ ensuite à l*est, croirait que raiguille est demeurée parallèle à elle-même, et devrait juger que la rotation du vaisseau n*a été que de 180" — 2 fois 20"^ ou 180'— 40% c^est-à-dire de 140% tandis qu^elle a été réellement de 180°. Il se tromperait donc de 40" sur la seconde direction du navire, en supposant qu'il eût déterminé avec soin la première direction par les pm^H cédés ordinaires, H

M, Barlow a proposé divers moyens d'éviter les erreurs dangereuses pour la navigation que nous venons de signaler. L'iiu de ces moyens consiste à placer dans le voisinage de la bo sole une plaque de fer doux qui s aimante comme les aiit masses de fer du vaisseau, par Tinfluence du globe, Cel plaque est placée dans le voisinage de la boussole, de façon qi son action sur raiguille soit équivalente à raction totale de loi le fer distribué dans le vaisseau* II eu résulte que dès qti enlève la plaque, on réduit à la moitié la déviation totale, fi Tautre moitié qui alors est connue est par conséquent le mo] tant de la déviation due au fer du vaisseau. Ou déterm préalablement par des tâtonnements la position qu on doit di nar à la plaque, pour rendre son arlion équivalente à celle tout le fer du vaisseau.

Un autre moyen a été employé également par M, Barlo des expériences nombreuses faites en plaçant le vaisseau d toutes les positions azi mu taies, et en comparant au moyen deux lunettes la direction de sa boussole dans chaque posi avec celle d*une aiguille aimantée restée sur le rivage, pen lent ainsi de déterminer empiriquement la correction quVil î\ faire à la déviation observée, pour avoir la véritable déclînaii magnétique du lieu où se fait Tobservation. Maisce procédéeiige^ comme le précédent, une série d^opérations distinctes pour

jue vaisseau ea particulier, celles faites pour Tun ne pouiisérïir pour un autre; elle n'est pas non plus sans queldiflicullés dans la pratique,

. Poisson j pénétré de l'iinpor tance pour la navigation de la

estion que nous venons de traiter, et convaincu qu'elle n^était

^'iiiiparfaiteaient résolue par les moyens empiriques que

^us avoûs indiqués, a essayé de la soumettre à l'analyse, el de

il enir ainsi à une formule générale de correelion. 11 s est

aposé de déterminer directement rinclinaison et la décli-

m ¥raies ett un lieu quelconque du globe, d'après les

servations de la boussole faites à bord d'un vaisseau et sous

riuiluence du fer qu*il contient. Ce fer étant aimanté par la force

ai^uétique de la terre, il est évident que son action sur

juilie sera proportiounelle à cetie force. De pluSj les com-

de cette action, relatives à trois axes rectangulaires

*ji]i passent constamment par les mêmes points du navire, ont

\iiT expression des fonctions linéaires par rapport aux com-

iules de Taction du globe suivant ces mêmes axes. La force

jmHique du globe est alors commune à tous les termes de

k{uation d'étiuilibre de la boussole, el ea disparaît conséquem-

int. La formule renferme dillerents termes qu'il faut déler-

er, et en particulier les quantités dépendantes de la totalité

flde la distribution du fer que le vaisseau renferme. Mais par

^tifférentes considérations tenant à la dislribuiiou, en général

s;njétri<[ue, des niasses de fer dans les vaisseaux, et à leur posi-

Hpn^ qui est pour la plus grande partie inférieure au plan liori-

^b|ftlmeuê par le point de suspension de la boussole, \L Pois-

piRarrive a siraplilîer le problème. Les deux inconnues à

ddermiuer sont rinclinaison et la décliuaisou vraies, et pour

'Hli* délennioation il suftit île deux données de l'observation;

le*î qu exige la formule s^inipliliée de M* Poisson sont les

^leï» de la section principale ou de Taxe du vaisseau avec la

(action apparente de la boussole, avant et après qu'on a fait

jrner cette section ou cet axe d'un angle connu. D'autres

miles permettent même d'éviter cette manœuvre, et de se

itenter d^observer les directions delà boussole avant et après

irUtition d'une masse de fer qu'on place toujours de la même

170 MAGNÉTISME ET ÉLFXTRCH0T?ïAMJQim*

iBanière^ et de façon à être assez rapprochée de la boussole pour en changer la direclion.

Parini lesaclions qui faciUlenl raimantation pour le raagD tisme terrestre, Tune des plus efticaces consiste à chauffiil jusqu au rouge le corps magnélique et à le laisser refroidir sous rinfluence de ce magnétisme- Le refroidissement qui suit une élévation de température bien moindre est ménae suffisant. MM. Moser et Riessonl constaté que c'est à ce genre d'effet qu*il faut rapporter les phénomènes d*aimantation qu*on avait cru être produits par les rayons de lumière^ et notamment par les rayons violets. Ils ont constnté que ces effets n*ayant plus lieu quand les aiguilles qui les éprouvaient étaient daus une position perpeDiliculaire au méridien magnétique, ils ne peuvent être attribués qu'au magnétisme terrestre, dont Inaction est facilitée par rélévation de température que déterminent les rayons solaires, ou plutôt par le refroidissement qui la suit. La chaleur, en etl'et, loin d augmenter diminue an contraire notablement l'intensité de la verln magnétique» Un barreau d acier aimanté porté au rouge blaoe perd totalement mn magnt^ tisme; s'il redevient magnétique en se refroidissant, c'est à Faction de la terre qu'il le doit. Un barreau de fer doux n'e&l phis même magnétique, c'est-à-dire n'est plus attiré par l'aimant, quand il est rbaulté simplement jusqu'au rouge. nickel cesse d'être magnétique à la tempéralurê de VhmU bouillante. Quant au cobalt, sa force tnagnétique no semble pal diminuer graduellement, comme cela a lieu pour les iiutp substances, à mesure que m température augmente; mai^en cesse tout d'un coup à une température cxtrèmenient élevée, ( puis elle reparaît tout aussi rapidement quand on Cait ûe cendre le métal de ces hautes températures*

L'infbience remarquable qu'cierce sur le magnétisme Vêlé vation de la température avait fait croire à quelques pliysiciû que la propriété que possèdent certains corps d'être ma| ques, tenait à la petite distance qui existe ehex eujt entre I atomes dont ils sont formés.

En elTet, le fer, le cobalt et le nickel sont parmi les corps < qui, sous le même volume, renferment le plus grand mn

DE l'aimant et des PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES. 171

rfatomes et par conséquent ceux dont les atomes sont les plus rapprochés. Chauffer ces corps, c'est éloigner leurs particules les unes des autres; or puisque cette augmentation de dislance leur fait perdre, lorsqu'elle est poussée à un certain point, lears propriétés magnétiques, il en résulte que les substances chez lesquelles les atomes sont naturellement plus éloignés ne peuvent pas posséder ces propriétés. Que faire donc pour la leur procurer? Rapprocher leurs particules, et pour cela refroidir ces corps. Guidé par cette idée ingénieuse, Faraday avait exposé aune température excessivement basse la plupart des métaux et plusieurs de leurs composés, ainsi que du charbon, et quoiqu'il eût agi sur eux avec un très-fort aimant , il n'avait pu y découvrir aucune trace de magnétisme; il avait eu soin de prendre tous ces corps à un état de grande pureté et dépouillés de toute ^Irace de fer. Au moyen d'un mélange d'étheret d'acide carbonique placé dans le vide, il avait réussi à abaisser leur température jusqu'à 105* centig. au-dessous de 0**. Le manganèse lui-même n'a présenté aucune trace de magnétisme. M. Faraday a montré que c'est à la présence de quelques particules de fer, dont il est difficile de le dépouiller, que ce métal avait dû jusqu'alors d'être rangé par erreur parmi ceux qui sont magnétiques. Ainsi le fer, le nickel, le cobalt et l'acier sembleraient être les seuls corps de la nature qui soient magnétiques, c'està-dire qui présentent les propriétés magnétiques telles que nous Tenons de les étudier et de les définir. Cependant nous verrons, dans le dernier chapitre de cette troisième partie, que Faraday est parvenu par un autre moyen à découvrir dans tous les corps également des propriétés magnétiques évidentes, mais variables dans la forme sous laquelle elles se manifestent avec la nature de ces corps eux-mêmes.

$ 8. MojeiiB de mesurer les forces mai^néU^aes.

Après avoir étudié d'une manière générale les phénomènes magnétiques, nous devons maintenant chercher à découvrir les lois qui les régissent; mais pour pouvoir nous livrer à ce genre de recherches, il nous faut auparavant étudier les moyens

Î72 MAGNÉTISME ET ÉLECTRO-DYNAMlQliE .

tie mesurer avec eiactitude les forces auxquelles les âclioBs 1 II agaé tiques sont dues.

Deux méthodes nous sont offertes ici, comrae dans lamesur des forces électriques* La première méthode repose sur remploi de la balancé de torsion, dans laquelle on remplace par une guillc aimantée la tige de verre qui porte le petit corps éle^trP que et qui est fixée à rextrémilc inférieure du fil de loi'siou» 11 faut seulement avoir soin que cette aiguille soit assez longue sans être trop pesante. Coulomb faisait usage d'uue aiguille d*acier cylindrique de 4 millimètres de diamètre et de 65 eeutimètres de longueur; il s* assurait préalablement , avant d*cn faire usage, qu'elle n'avait point de pôles intermédiaires, et que, par conséquent, elle ne possédait que deux pMes placés chacun à uue de ses extrémités, La seconde méthode est celle des oscillations; elle consiste à faire osciller une aiguille aimantée, et à déduire l'intensité de l'action à laquelle on la soumet de la comparaison entre le nombre d'oscillations que Tan guille exécute sous Tinlluence de cette action et le nombre qu'elle en fait quand elle y est soustraite.

Bans Tune et Tautre méthode^ il y a un élément dont il faut tenir compte, et qui n'existait pas dans la mesure des forer* électriques: cest la force directrice de la terre. Ainsi ^ tandis que, lorsqu'il s agit de rélectricilé^ la torsion du fil influe seule sur la résistance que le corps électrisé mobile oppose à TactiQH d'un autre corps électrisé, il n'eu est pas de même lorî*qn'il s agit d'une aiguille aimantéei car alors la force avec laquelle cette aiguille tend à obéir à Taction directrice de la terre s'ajoute à la torsion pour combattre l'action d'une force extérieure altraclive ou répulsive. Ainsi encore^ tandis que les oscillations du corps électrisé se font comme s'il n'étnit pas électrisé, quand il n'y a point d'autres corps en présence^ celles d'une ai^ille d'acier sont toutes différentes, selon que celte aiguille est aimarilct ou <[u'e!Ie ne Test pas, parce que dans le premier cas les oscillations sont influencées par le magnélisme terrestre, çt - ^ dans le second cas cette inUuence n'existe pus, Voyons coui dans chacune des deux méthodei*, on peut apprécier celle i Iluence.

M L^AIMÂlfT ET DES PHÉNOMÈNES MAGNÉTIQUES. 173

Pour l'évaluer quand on fait usage de la balance de torsion, il faut commencer par suspendre une aiguille non aimantée au fil de la balance, puis tourner la pièce qui perle ce fil jusqu'à ce que le 0* de torsion se trouve dans le plan du méridien magnétique; on aimante ensuite l'aiguille qu'on avait suspendue au fil, et on la replace exactement de la même manière. II en résulte que, lorsque, obéissant à l'action directrice de la terre, Taiguille aimantée se place dans le méridien magnétique, la torsion du fil de la balance se trouve nulle. On tord le fil en tournant la pièce supérieure, soit dans un sens, soit dans l'autre, de manière à porter le pôle nord de l'aiguille à l'ouest ou à Test : le résultat est le même dans les deux cas. On s'assure que, tant que l'angle de déviation qu'on fait décrire à l'aiguille ne dépasse pas 20°, il est proportionnel à l'angle de torsion; c'està-dire qu'on s'assure que, après avoir tordu le fil d'un certain aDgle, de 35* par exemple, pour faire dévier l'aiguille de 1° à Test ou à l'ouest, il faut le tordre d'un angle double, c'est-àdire de 70°, pour opérer une déviation de 2° dans le même sens, d'un angle triple, c'est-à-dire de 105° pour une déviation de 3% et ainsi de suite. La force directrice de la terre, qui tend à ramener l'aiguille aimantée dans le méridien magnétique, est donc représentée dans chaque cas par les angles de torsion, qui la maintiennent à des distances angulaires plus ou moins grandes de ce méridien; et comme les angles de torsion sont proportionnels à ces distances angulaires, la force elle-même leur est proportionnelle. Ce n'est pas rigoureusement aux angles, mais bien aux sinus des angles de déviation , que l'angle de torsion, et par conséquent la force directrice, est proportionnelle, ainsi que le prouvent, et l'observation faite avec des déviations plus considérables, et un simple calcul basé sur la considération des forces qui sollicitent l'aiguille. Mais ce même calcul montre, ainsi que l'expérience, que lorsque l'angle ne dépasse pas 20°, on peut , sans erreur sensible, le prendre pour son sinus.

Il ne reste plus maintenant, quand on veut mesurer les forces magnétiques avec la balance de torsion, qu'à déterminer pour l'aiguille aimantée qu'on suspend au fil , et qu'on nomme aiguille

174 MAGNÉTli^MË ET ^LËCTïlO-DYNAIItQUE*

d'épreme, l'angle do lorsioo Deccssairepour laloire dévier d'un degré de sa pasition naturoUn, Cet angle dait varier avec lo til de torsion qu*ou emploie, raiguillequ on y suspend , el i'iiileusilé du raagûéliïïme terrestre au lieu où Y ou opère. Couluadi avait trouvé que cet angle était à Paris, avec sa balance el pî»ur raiguille dont il se servait, de 35". Quand donc une force que!couque éloigne l'aiguille du O' de tûrsion et du méridien magnétique avec lequel on a fait coïncider ce 0^, comme iiou« IV vous dit , il y a deux forces qui tendent à Ty ramener et dont 11 somme est égale, lorsque rèjuilibre est établi, à celle qui \2ui h Vm éloigner; ces deux forces sont^ Tune la torsion représaîK tée par Vangle de torsion ^ Vautre la force direcliice de la terre. Mais pour ajouter celle-ci àTautre, il faut révalueren tûrsion; or cela est fticilej une fois qu'on sait que chaque degré de dévkilion correspoml à 35° de torsion* Ainsi la force qui naainticih dm Taiguille à 10" de distance du 0^ sera d'abord la torsion it 10% plus li) fois 35% soit en tout une force équivalente à 36ff de torsion.

Pour apprécier Pinfluence de la force directrice dans la seconde méthode, il faut se servir de la formule du pendule; rair gui lie aimantée oscille en effet comme un pendule, seulemeol la pesanteur est remplacée ici par Faction également attractif e qu'exerce sur Pun des pôles de Paiguille le magnétisme te^ restre. 11 en résulte que P intensité de lu force est en raison Ju carré du nombre des oscillations qui ont lieu dans le mèmt temps. Cette conséquence suppose que les oscillations sont eiè* cutées par une aiguille d'inclinaison placée dans la direction <k la force qui la sollicite, c'est-à-dire dans le méridien niagni'ùque et oscillant dans ce plan, exactement conime le pendule fsi placé dans la direction de la force de la pesanteur el osrilh ! '' un plan \erticaL Toutefois on démontre que la même tm . ou loi peut s appliquer, sans erreur sensible, au cas où laiguille est une aiguille de déclinaison oscillant dans un pi ■ ' rizontaL 11 faut donc commencer, quand on veut se ser^u i méthode des oscillations, par déterminer avec soin pour Vaiguille dont on fait usage, et qui est toujours Paiguille d'épi le nombre des oscillations qu'elle fait dans un temps donut» '^-