TRAITE DF. PHYSIQUE

magnétique du globe, en différents points, a éprouvé quelques variations. Ne pouvant employer des métliodes directes, on est obligé d'avoir recours à d'autres qui présentent plus ou moins de dillicultés dans l'exécution ; M. Poisson en a donné une qui n'exige pas l'emploi d'aiguilles aimantées parfaitement identiques, et sous le rapport de leur constitution, et sous celui de leur aimantation. Ce célèbre géomètre a commencé par démontrer qu'il existe une certaine fonction de quantités dont la valeur ne dépend pas des aiguilles employées, mais seulement du magnétisme terrestre de laquelle fonction on le déduit. Cette valeur ne peut être obtenue que par approximation; mais comme on peut la calculer à tel degré d'approximation que l'on veut, il en résulte que l'on peut diminuer à volonté les erreurs de l'expérience.

M. Arago a proposé une méthode plus directe qui repose sur la propriété que possède une aiguille aimantée, qui est placée au-dessous d'un plateau métallique, auquel on imprimerait un mouvement de rotation, détre entraînée avec d'autant plus de force que son magnétisme serait plus considérable; on se débarrasserait de l'action du magnétisme terrestre en faisant l'expérience dans un plan perpendiculaire à la direction de l'aiguille aimantée , eu chargeant de petits contre-poids les extrémités de l'aiguille pour que le plateau, tournant avec une vitesse déterminée, la dévie d'un certain nombre de degrés; ces contre-poids donneraient la mesure de Tintensité magnétique du globe. M. Poisson n'avait fait qu'indiquer la méthode pour déterminer l'intensité absolue du magnétisme terrestre; M. Gauss a fait plus, il l'a mise en pratique, en suivant une marche analogue, qu'il nous est Impossible de faire connaître. (Consulter à ce sujet i' vol. du Traité de V électricité et du magnétisme, p. 73.)

Variations de rintensité.

L'intensité magnétique du globe s'étend indubitablement dans l'espace ; MM. Gay-Lussac et Biot, dans leur voyage aérostatique, ont trouvé qu'elle décroissait très-lentement à mesure que l'on s'éloignait de la terre , car ayant fait osciller la même aiguille à terre et à une hauteur de sept mille mètres, ils ne trouvèrent que des différences presque insensibles dans le nombre des oscillations pendant le même temps. Il est probable que la diminution suit la loi inverse du carré de la distance, comme les attractions magnétiques. Il y a quelque probabilité à supposer que les astres, la lune, le soleil, soient doués aussi de la puissance magnétique; s'il en était ainsi, leur action

INTRODUCTION HISTORIQUE. — MAGINETISME. 105

devrait réagir sur nos aiguilles en raison de leur distance et de leur position par rapport à nous. Mais comme ces derniers éléments changeraient par suite des mouvements de la terre et des planètes , il devrait en résulter des variations diurnes et annuelles ; néanmoins on est loin d'attribuer à de semblables causes toutes les variations observées jusqu'ici; peut- être 3' contribuent-elles pour une partie, mais il en est d'autres dont on ne saurait nier la coopération. M. Hansteen paraît être un des premiers qui se soient occupés de rechercher les variations diurnes et annuelles auxquelles l'intensité des forces magnétiques terrestres est soumise ; des résultats qu'il a obtenus, on tire les conséquences suivantes : 1° que l'intensité magnétique est soumise à des variations diurnes ; 2" que le minimum de cette intensité a lieu entre dix et onze heures du matin , et le maximum entre quatre et cinq heures de l'après-midi ; 3° que les intensités moyennes mensuelles sont elles-mêmes variables ; 4° que l'intensité moyenne vers le solstice d'hiver surpasse de beaucoup l'intensité moyenne des jours semblablement placés relativement au solstice d'été ; 5° que les variations d'intensité moyenne sont à leur minimum en mai et en juin , et à leur maximum vers les équinoxes. Les variations de l'intensité ont été observées aussi par MM. Gauss et AVeber avec les nouveaux instruments, et il résulte de leurs observations que l'intensité décroît pendant les heures de la matinée , de telle sorte qu'elle atteint son miuinmm une ou deux heures avant midi , et qu'elle augmente de nouveau à partir de ce temps : MM. Gauss et AVeber ont tracé des courbes représentant les variations de l'intensité, de même qu'ils l'avaient fait pour les variations de la déclinaison; à l'inspection de ces courbes on voit qu'à chaque époque, bien qu'il n'y ait aucune ressemblance à l'endroit ou la déclinaison est fortement troublée , il y a également perturbation dans l'intensité.

Discussion des observations magnétiques.

Si toutes les observations magnétiques étaient restées isolées , il eût été difficile d'établir une théorie générale du magnétisme , et d'essayer de remonter aux causes probables des phénomènes magnetiques ; on a donc dû les coordonner toutes et les grouper ensemble. On a formé d'abord ce que l'on nomme les lif/nes cVégale déclinaison , dont on a essayé de tirer parti pour déterminer la position des pôles magnétiques ; mais ces lignes n'ont d'autre importance que de grouper les observations d'une manière méthodique , depuis que

lOG TRAITÉ DE PHYSIQUE.

M. Duperrey a fait servir les déclinaisons au tracé graphique des méridiens magnétiques, tels qu'ils doivent être considérés aujourd'hui (*).

La première carte des lignes d'égale inclinaison parait avoir été dressée par Wilcke et se trouve insérée dans les Mémoires de l'Académie de Stockolm pour 17GS. Lemonnier reproduisit plus tard cette carte, mais avec des modifications considérables. En 1819, M. Hansteen en a publié d'autres. Les lignes d'égale inclinaison sont analogues au parallèle terrestre qu'elles coupent obliquement ; mais elles n'en ont pas toute la régularité, et sont d'autant moins parallèles entre . elles qu'elles se rapprochent davantage des régions polaires , où elles circonscrivent les pôles magnétiques de toutes parts.

M. Hansteen a cru pouvoir déduire de la figure des lignes d'égale déclinaison qu'il existait deux pôles magnétiques dans chaque région polaire 5 mais cette assertion n'est pas généralement admise ; et M. Duperrey s'est assuré qu'elle ne pouvait être la conséquence d'aucune des anomalies que l'on remarque dans l'ensemble des observations soit de la direction , soit de l'intensité des forces magnétiques. Suivant lui, les lignes d'égale inclinaison ont, comme les lignes d'égale déclinaison , l'inconvénient de ne pas être l'expression d'un fait uniquement dépendant de l'action du magnétisme.

Parmi les lignes d'égale inclinaison, nne attire particulièrement l'attention des physiciens, celle où l'inclinaison est nulle et à laquelle on a donné le nom ù'éqvaieur magnétique. En 1768, Wilcke en a donné une figure ; MM. Hansteen et Morlet l'ont reproduite plus récemment, en se fondant sur les nombreuses observations puisées dans les voyages de Cook, d'Eckberg, de Panton, de la Pérouse, etc. On doit à M. Morlet un moyen facile de faire concourir à la détermination de la courbe qui représente l'équateur magnétique, les observations voisines des lieux qu'elle parcourt. On sait que M. Biot, résumant toutes les actions australes et boréales de magnétisme terrestre en deux centres d'action, qu'il place à une très-petite distance du centre du globe, est arrivé à une formule à l'aide de laquelle on obtiendrait la latitude magnétique d'un point de la surface de la terre en fonction de l'inclinaison de l'aiguille observée en ce point, si la terre était parfaitement homogène; cette formule a été ti'aduite en

(*) Voir Traité de l'clectricité, t. VII, p. 378, les conséquences que M. Hansteen a tirées îles lignes d'égale déclinaison, dans son Atlas magnétique , publié en 1787, ainsi que les changements progressifs de situation et de progression des lignes d'égale déclinaison dont on ne peut rien dire ici , en raison des détails dans lesquels nous serions obligé d'entrer.

celle-ci : La taïujoite de la latitude magnétique d'un lieu est double de la tangente d'inclinaison. M. Morlet, qui a fait usage de cette formule, a reconnu qu'elle était applicable aux inclinaisons qui ne passent pas 30°; les résultats obtenus par MM. Hansteen et Morlet se rapportent à l'équateur magnétique de 1780. Dans le cours de sou voyage sur la corvette la Coquille, M. Duperrey a fait de nombreuses observations qui Font mis à même de déterminer, pour l'année 1S24, l'équateur magnétique dans la presque totalité de son cours (*).

Les lignes isodynamiques, ou d'égale intensité magnétique, ont été tracées, pour la première fois, par M. Hansteen, sur une carte qui parut en 1826; il en dressa de nouvelles plus complètes et qui parurent en 1832. M. Hansteen, dans ces dernières, rendit comparables les observations, autant que le permettaient les circonstances , en exprimant la valeur de cbacune d'elles en fonction du minimum d'intensité que M. de Humboldt avait observé, en 1802, sur l'équateur magnétique, dans l'intérieur du Pérou.

Les lignes isodynamiques, telles qu'elles ont été conçues par M. Hansteen, ont cela de commun avec les lignes d'égale inclinaison, que les unes et les autres sont analogues à des parallèles de la sphère; mais elles sont irrégulières et ne coïncident pas entre elles, c'est-à-dire qu'à inclinaison comme à latitude égales, les rapports d'intensité magnétique présentent des valeurs souvent très-différentes, ainsi que l'avait déjà remarqué M. de Humboldt, durant un voyage aux régions équinoxiaks du nouveau monde (**). M. Duperrey a achevé la carte des lignes isodj'namiques, restée incomplète faute d'observations dans l'hémisphère austral, et M. le major Sabine a dressé, de son côté, de nouvelles cartes des lignes isodynamiques (***).

Nous n'avons plus à parler maintenant, en ce qui concerne les lignes magnétiques, que des méridiens et des parallèles magnétiques. Les méridiens magnétiques, tels que les considère M, Duperrey, ne sont pas des lignes hypothétiques; ils résultent de la direction de l'aiguille aimantée en chaque point du globe. Supposons que l'oji i)arte d'un point quelconque, et que, cheminant toujours dans le sens de

(*) Voir Traité de l'clcctricitc cl du magnéthmc , t. A'II, p. Sgo et siiivanlos, jiour tout ce qui concerne le Iracé de l'équaleur niagiiéli(iue dont il est impossible de donner une idée dans cette introduction historique.

(") Pour ce qui concerne les lignes isodynamiques, voir l'ouvrage cité plus haut, t. VII, p. 418 v\ suivantes.

('•*) Pour tous les développements relatifs à ces divers tracés, voir l'ouvrage cité plus haut, p. 4'-0 et suivantes.

108 TKAITK DE PHYSIQUE.

la direction de raigiiille aimantée, d'abord vers le nord, ensuite vers le sud, on relève tous les points par lesquels 0!i aura passé, la courbe qui réunira tous ces points formera un méridien magnétique. Si l'on prend un autre point de départ voisin du premier, et que l'on trace de la même manière un méridien mai^néliquc, ce méridien rencontrera le premier en deux points situés, l'un vers le pôle nord, l'autre vers le pôle sud. En traçant sur le globe un certain nombre de ces méridiens, et prenant les points d'intersection de deux méridiens voisins, on aura alors, dans chaque hémisphère, une courbe fermée, résultant de la réunion de tous les points d'intersection. 11 est naturel d'admettre que le pôle magnétique de chaque hémisplière se trouve au centre de l'aire renfermée par ces courbes.

Outre les méridiens magnétiques, M. Buperrcy a tracé sur les mêmes cartes des courbes normales aux méridiens, et que, pour ce motif, il a nommées parallèles magnétiques, en raison de leur analogie avec les parallèles terrestres. Ces parallèles magnétiques et les méridiens correspondants jouissent de propriétés particulières que M. Duperrey se propose de faire connalire incessamment. -

Théoîies des phénomènes magnétiques et considérations générales.

Le tracé graphique de toutes les lignes magnétiques peut être considéré comme le premier pas vers la solution de la question du magnétisme terrestre. La forme et la position de ces diverses lignes variant avec le temps, il en résulte qu'une môme carte ne représente l'état du magnétisme terrestre que pour une époque déterminée. S'il était possible d'avoir des formules générales qui exprimassent, en y introduisant les données nécessaires, l'action magnétique exercée par la terre sur une aiguille aimantée, en un point donné de la surface de la terre et à une époque déterminée, il est évident que la question du magnétisme terrestre serait complètement résolue 5 mais elle est d'un ordre tellement complexe, que le mathématicien ne saurait trop consulter les observations et les conséquences qui en résultent, s'il veut établir des formules qui soient la représentation exacte des phénomènes.

Bien des théories ont déjà été imaginées pour expliquer le magnétisme terrestre; l'analyse de toutes les théories magnétiques nous conduirait trop loin, nous préférons renvoyer pour leur examen et leur discussion au Traité d'électricité et du magnétisme (^}.

(*) Tome Vir, p. 485 et suivantes.

INTRODUCTION HISTORIQUE. — MAGNETISME. lO'J

On a fait jusqu'ici, bien des hypothèses pour remonter à la cause du magnétisme terrestre. Gilbert supposa le premier que la terre était un puissant ai?nant dont Taxe coïncidait presque avec l'axe terrestre; d'après cette hypothèse, les deux pôles magnétiques seraient à peu de distance des deux pôles de la terre. M. Hansteen chercha à prouver qu'il devait y avoir un autre pôle magnétique dans les régions boréales, et sans lequel ou ne pouvait rendre compte de tous les phénomènes magnétiques observés. 11 faudrait donc supposer qu'un second aimant traversât le globe dans la direction d'un diamètre, dont le pôle coïnciderait avec le pôle magnétique. M. Barlow fit aussi des recherches expérimentales touchant l'origine probable du magnétisme terrestre, et partit de ce prin.cipe, que le magnétisme de la terre ne serait pas celui d'un aimant, mais bien celui dune sphère de fer qui aurait reçu le magnétisme par induction. En conséquence, il s'attacha à prouver que le magnétisme terrestre pourrait bien avoir une origine électrique, c'est-à-dire, provenir de l'action de courants électriques circulant autour du globe, conformément aux idées de M. Ampère. L'expérience de M. Barlow, pour justifier l'exactitude de ses vues tliéoriques, eut tout le succès qu'il pouvait en attendre (*). Néanmoins, M. Barlow ne s'est pas dissimulé les difficultés qu'il y avait à expliquer l'existence de courants électriques à la surface de la terre ; mettant de côté les courants qui auraient une origine chimique et dont la production serait difficile à concevoir, il a donné la préférence à des courants thermo-électriques dus à l'influence solaire.

Nous forons observer à cet égard que l'on ne peut obtenir des courants électriques dans les roches ou la plupart des substances qui composent la couche superficielle du globe, en raison de leur mauvaise conductibilité électrique. Ainsi donc, il est difficile d'admettre l'hypothèse de M. Barlow; cependant, on ne saurait s'empêcher de reconnaître que les variations annuelles et diurnes de l'aiguille aimantée ne soient dues à la présence du soleil au-dessus de l'horizon. 11 faut donc que toutes les parties matérielles de la terre soient douées de magnétisme, lequel éprouve des variations selon que ces parties subissent les influences calorifiques de l'atmosphère par la présence ou ral)sence du soleil au-dessus de l'horizon, de même que la chaleur modifie le magnétisme d'un barreau aimanté. Quant à l'existence des courants hydro-électriques circulant dans

(*) Voir Traite d'clcclricitc et du magnctlstnc , t. VU , p. ia;) el sun ,

l'intérieur du globe et dans des directions constantes, nous avons déjà exprimé notre opinion sur ce point, page 59 (*).

Les faits manquent de même pour expliquer les autres tliéories ; ainsi nous nous arrêtons, notre but, dans cette introduction, étant de rapporter tout ce que la science a enregistré de vrai et d'exact dans ses annales touchant les phénomènes magnétiques.