SON

|Casan„

fjPekin

Catherinebourg. .

| Tobolsk .

Tara. .

Touisk

Nish-Udinsk

Irkutsk. ........

* L’indication des minutes a été déchirée par le cachet de la lettre.

LOIS DU MAGNETISME TERRESTRE. ï 87

Les deux branches qui composent cette ligne ou ne se déplacent point, ou se meuvent avec beaucoup de lenteur. Il est certain que la déclinaison n’a point varié depuis 140 ans à la Nouvelle-Hollande.

On trouve encore des indices d’une quatrième ligne sans déclinaison , observée par Cook dans la mer du Sud , vers le point de la plus grande inflexion de l’équateur magnétique. Cette ligne n’a pas été suivie dans le nord par les navigateurs ; mais il est extrêmement probable qu’elle s’y continue ; car selon une remarque très-juste de M. de Humboldt , puisque, des deux côtés de chaque ligne sans déclinaison , la déclinaison change de signe, et devient d’orientale occidentale, il faut nécessairement que sur le contour entier du globe le nombre des lignes sans déclinaison soit pair , afin que l’on retombe sur le même signe , après toutes les alternatives de plus et de moins.

Ayant déterminé la direction des lignes sans déclinaison , il faut, pour fixer l’autre limite des phénomènes, tracer la suite des lieux où la déclinaison est la plus grande. On trouve ainsi des lignes tout aussi irrégulières , qui s’interposent entre les premières. La plus grande de toutes les déclinaisons observées dans l’hémisphère austral l’a été par Cook à 6o° 49' de latitude, et 93° 45' de longitude occidentale , compté du méridien de Paris ; elle était de 43° 45'. La plus grande de toutes celles que l’on a observées dans l’hémisphère nord l’a été aussi par Cook à 70° ig' de latitude, et 161° 1/ de longitude orientale; elle était de 36° 19' à l’est.

Après avoir ainsi exposé tout ce que l’on sait jusqu’à présent sur la direction des forces magnétiques dans les diverses parties de la terre, il nous reste à considérer leur intensité absolue; elle à été beaucoup moins étudiée que la déclinaison et l’inclinaison ; ce qui vient sans doute de ce qu’elle est plus difficile à mesurer avec exactitude. Je ne connais à cet égard d’observations précises que celles que M. de Humboldt a faites dans son grand voyage, et celles de M. de Rossel dans l’expédition de l’amiral d’Entrecasteaux.

Les recherches de M. de Humboldt sur cet objet découvrent

un phénomène très-remarquable; c’est l'accroissement général de l’intensité en allant de l’équateur magnétique vers les pôles.,

En effet , ïa meme boussole qui , lors du départ de M. de Humboldt, donnait à Paris 245 oscillations en lo minutes de temps , n’en a plus donné au Pérou que 2 \ i , et elle a constamment varié dans le même sens; c’est-à-dire que le nombre des oscillations a toujours diminué en approchant de l’équateur magnétique , et toujours augmenté en s’en éloignant vers le nord. On ne peut pas attribuer ces différences à une diminution des forces magnétiques de la boussole , ni supposer qu’elle se serait affaiblie par l’effet du temps et de la chaleur ; car après trois années de séjour dans les pays les plus chauds de la terre , cette boussole a de nouveau donné au Mexique des oscillations aussi rapides qu’à Paris. Enfin M. de Humboldt n’a rien négligé dans ses observations pour en assurer l’exactitude ; et elles se trouvent encore confirmées par les résultats qu’il a trouvés en faisant successivement osciller son aiguille dans le méridien magnétique et dans le plan rectangulaire; car l’inclinaison conclue de ces données est parfaitement d’accord avec celle qu’il a obtenue par l’expérience seule, quoiqu’il ne connût pas alors la liaison de ces élémens que M. Laplace a depuis indiquée. La justesse de ces observations ne pouvant pas être révoquée en doute , il faut accorder aussi la vérité de la conséquence qui en dé rive , et qui est l’accroissement de la force magnétique terrestre en allant de l’équateur magnétique vers les pôles. Les expériences faites par M. de Rossel à Brest et à la Nouvelle-Hollande conduisent aussi à la même conclusion.

L’exposé que nous venons de faire de nos connaissances sur le magnétisme du globe montre assez combien elles sont encore imparfaites. Dans cette ignorance où nous sommes d’une foule de données essentielles , principalement pour les déclinaisons , nous ne pouvons pas espérer de remonter aux véritables causes. Il ne nous reste donc qu’à chercher des lois empiriques qui , embrassant le plus grand nombre de faits possibles , mettent en évidence leurs relations numériques > et

LOIS DU MAGNÉTISME TERRESTRE, l 3ij

indiquent les élémens principaux sur lesquels il faut appeler l’observation.

J’ai déjà annoncé qu’une grande partie des inclinaisons observées , surtout dans les parties du globe pour lesquelles l’équateur magnétique est circulaire , pouvaient se représenter fort exactement par l’action de deux centres magnétiques placés à une très-petite distance l’un de l’autre, près du centre de la terre. Nous avions été conduits à ce résultat, M. de Humboldt et moi, dans le travail dont j’ai parlé plus haut ; et notre mémoire était déjà publié, lorsque j’appris que le célèbre astronome Mayer était aussi arrivé à la même conséquence , en discutant les inclinaisons connues de son temps; et qu’il s’en était même servi pour représenter les déclinaisons , dans un mémoire lu à la société de Gottingue , mais non imprimé. Le fils de ce grand astronome ayant bien voulu m’en envoyer un extrait , j’ai pu me convaincre de celte identité, comme aussi j’ai reconnu que Mayer avait découvert de son côté , d’une manière expérimentale , la loi des attractions magnétiques réciproque au carré de la distance.

Cette conséquence commune, déduite d’élémens si divers, parait indiquer quelque chose de plus qu’une loi purement empirique. Il est donc nécessaire de l’examiner de plus près. D’abord il est facile de voir qu’un seul aimant , placé au centre même de la terre, ne peut pas satisfaire aux phénomènes; car alors l’équateur magnétique devrait être un grand cercle perpendiculaire à la ligne droite menée par les deux centres d’action , et il n’en résulterait pas l’inflexion que nous avons observée dans la mer du Sud. D’ailleurs, un pareil aimant, de quelque manière qu’on le place , donnerait nécessairement des phénomènes symétriques, de part et d’autre du plan mené par ses deux centres d’action et par le centre de la terre , symétrie qui n’est nullement conforme aux faits observés , principalement dans la mer du Sud et le continent d’Asie.

Ne pouvant donc adopter cette idée simple, cherchons à nous en écarter le moins possible ; et puisque nous avons trouvé qu’elle représente assez bien les observations faites en Europe

et dans l’océan Atlantique, essayons d’y faire une modification telle, qu’elle soit peu sensible dans cette partie du globe, et qu’elle le devienne beaucoup dans la partie opposée où l’équateur magnélique éprouve tout à coup son inflexion. C’est à quoi l’on parviendra en plaçant près de ce point un second aimant excentrique , dont on déterminera la position et l’énergie relative de manière à satisfaire aux observations. Or, en effectuant ce calcul , on trouve qu’il suffit de donner à cet aimant une très-petite force pour faire disparaître les anomalies qui ont lieu de ce côté du globe , et pour accorder les faibles inclinaisons observées dans la partie australe de la mer du Sud avec les grandes inclinaisons qui ont lieu dans le nord de l’Amérique. En répartissant ainsi quelques autres centres secondaires dans les points du globe où les irrégularités des déclinaisons semblent les plus bizarres, il est vraisemblable qu’on finirait par les représenter toutes avec exactitude , aussi-bien que les inclinaisons et les intensités. C’est ainsi que , dans le système du monde, le mouvement principal , produit par Faction du soleil, est modifié par les perturbations que les petites masses des planètes produisent. Mais de même qu’il faut connaître le lieu de ces masses pour calculer leur influence , de même il faut que des observations plus précises nous aient indiqué la position des di vers centres magnétiques secondaires , avant que nous puissions en calculer les effets.

L’action magnétique centrale indiquée par ces phénomènes avec beaucoup de vraisemblance, est-elle réellement produite par un noyau magnétique renfermé dans l’intérieur du globe terrestre, ou n’est-elle que la résultante principale de toutes les particules magnétiques disséminées dans sa substance ? Nous l’ignorons : néanmoins la dernière supposition paraît la plus vraisemblable. Les centres secondaires seraient alors déterminés par quelques attractions locales devenues prépondérantes. Et en effet, les observations montrent, d’une manière non douteuse que le système général des inclinaisons , des déclinaisons et des intensités magnétiques est modifié très-sensiblement, et quelquefois d’une façon tout-à-fait subite et irrégulière, par le

LOIS DU MAGNÉTISME TERRESTRE. i/,[

voisinage des grandes chaînes de montagnes. Cela semble également confirmé par la singulière inflexion qu’éprouve l’équateur magnétique vers les nombreux archipels de la mer du Sud. On sait , en effet, que les îles dont cette mer est semée ne sont que les sommets de très-hautes montagnes qui s’élèvent absolument à pic du sein d’un océan où l’on ne trouve pas de fond. Si les madrépores dont elles paraissent composées n’y formaient qu’une couche peu épaisse, et si, comme l’ont pensé de très-habiles naturalistes, le reste de leur masse avait été produit ou travaillé par l’action des feux souterrains , le système de ces îles formerait la chaîne volcanique la pins étendue qui soit sur la surface du globe. Alors toutes les irrégularités produites par ce système dans les lois générales du magnétisme terrestre n’auraient rien que de simple et de conforme a ce que l’on observe dans les pays volcanisés. Car i action des feux souterrains a dû nécessairement changer l’état chimique et l’arrangement naturel des parties ferrugineuses dans les lieux où elle s’est exercée , changemens qui n’ont pu se faire sans troubler la direction de l’aiguille aimantée , et modifier dans ces points l’action générale du globe. On a même plusieurs exemples de ces variations qui sont arrivées subitement ; et M. de Humjboldt en a observé de semblables au Pérou , après un grand tremblement de terre. Il serait donc possible que le centre magnétique particulier à la mer du Sud soit dû à de pareilles causes. Sans doute il en existe d’analogues dans d’autres pays ; et alors ne serait- ce pas leurs variations qui auraient produit depuis deux cents ans les changemens de déclinaison de la boussole, changemens si bizarres et si irréguliers, qu’il a été jusqu’à présent impossible d’y trouver aucune loi , mais qui, par cette irrégularité même , semblent annoncer qu’ils ne sont pas l’effet d’une cause uniforme et constante? Dans cette idée, rien ne nécessiterait , pour l’Europe , le retour de la boussole vers l’est ; et en effet , depuis qu’elle a cessé de décliner à l’ouest , on n’a pas observé qu’elle ait rétrogradé d’une quantité sensible ; en sorte que, d’après les seules observations faites jusqu’à présent ? il est impossible de décider si elle reviendra.

l/|2 LOIS DU MAGNÉTISME TERRESTRE.

L’action magnétique du globe terrestre n’est pas bornée à son intérieur ou à sa surface; elle s’étend aussi dans l’espace, comme nous l’avons constaté , M. Gay-Lussac et moi, dans une ascension aérostatique. Il parait même, d’après nos observations, que l’intensité de cette action décroît lentement à mesure que l’on s’éloigne de la surface terrestre; car nous n’y avons pas trouvé de diminution sensible à la hauteur à laquelle nous nous sommes élevés. Probablement sa diminution suit la loi générale des attractions magnétiques , c’est-à-dire la raison inverse du carré de la distance ; et ainsi elle doit s’étendre indéfiniment dans l’espace. L’analogie porte à penser que la lune , le soleil et les autres corps célestes sont doués d’actions pareilles , d’autant plus que la composition des aérolithes tombés sur notre globe nous indique que les astres contiennent pareillement des substances magnétiques telles que du nickel et du fer. Les actions magnétiques de tous ces corps doivent donc , selon leurs positions et leurs distances, influer ici-bas sur la direction de l’aiguille aimantée, aussi-bien que sur l’intensité absolue de la force directrice ; et comme ces positions et ces distances changent sans cesse par l’effet des mouvemens de la terre et de toutes les planètes, il en doit résulter aussi dans les forces magnétiques de perpétuelles variations. Par exemple , si l’action magnétique du soleil et de la lune est sensible , le mouvement de rotation de la terre sur ellemême, et son mouvement de révolution autour du soleil, doivent produire dans l’aiguille aimantée des oscillations diurnes et des oscillations annuelles. Or , non-seulement de tels mouvemens existent, mais leurs périodes, constatées par de longues suites d’observations , s’accordent avec la cause que nous venons d’indiquer. A Paris , d’après M. de Cassini , le maximum de la déclinaison diurne paraît avoir lieu entre midi et trois heures du soir ; alors l’aiguille est stationnaire ; elle se rapproche ensuite du méridien terrestre jusque vers huit heures du soir, puis elle s’arrête et reste stationnaire pendant toute la nuit. Mais le lendemain , vers huit heures du matin , elle recommence de nouveau à s’éloigner du méridien. Si ce second mouvement l’écarte plus que la veille , il en résulte que la déclinaison est croissante d'un.

Lois ou magnétisme terrestre, i 43

Jour a l autre ; dans le cas contraire , elle est décroissante. Les plus grandes variations diurnes ont généralement lieu pendant les mois d’avril , mai , juin , juillet ; c’est-à-dire entre les deux equmoxes de printemps et d’automne. Elles sont, à Paris, de 10 à 16^. Les plus petites sont de 8' à io' ; elles ont lieu dans le reste de l’année. Maintenant si l’on compare les positions analogues de l’aiguille à différens jours , mais aux mêmes heures , pour avoir sa marche générale, on trouve que, depuis l’équinoxe du printemps jusqu’au solstice d’été qui suit , la déclinaison est décroissante, et qu’elle est croissante dans tout le reste de l’année, c’est-à-dire depuis le solstice d’été jusqu’à l’équinoxe du printemps suivant ; c’est ce que représente la fig. 38. On doit la connaissance de ces périodes à M. de Cassini , qui les a établies par huit années d’observations faites à l’Observatoire de Paris,

Enfin des observations multipliées prouvent encore que l’aiguille aimantée est sujette à des variations brusques et accidentelles qui coïncident avec les apparitions du météore lumineux que l’on appelle aurore boréale. On ignore absolument la cause de cette correspondance, aussi-bien que celle de l’aurore boréale elle-même. L’influence de ce météore sur l’aiguille est ordinairement passagère; alors, après s’être vivement agitée pendant qu’il se manifeste , elle revient à sa position ordinaire , et reprend l’ordre de ses mouvemens accoutumés'; mais il arrive aussi parfois qu’elle éprouve un déplacement durable ; car M. de Cassini en a observé des exemples.

Pour mesurer les variations, soit diurnes, soit annuelles, Coulomb employait une aiguille d’acier suspendue à un assem-

blage de fils de cocon parallèles , suffisant pour la porter. Aux deux extrémités de l’aiguille il fixait deux arcs de métal, portant une division circulaire très-fine. Tout l’appareil était enfermé dans une boîte vitrée par-dessus, afin qu’on pût observer l’aiguille , sans qu’elle fût troublée par les agitations de l’air. Deux microscopes fixes sur la boîte et munis de micromètres à fils se dirigeaient chacun sur un des arcs divisés portés par l’aiguille , et faisaient connaître ses plus petits mouvemens. M. de Prony a employé au même objet une longue

aiguille aimantée , portant sur sa longueur une lunette qui se déplace avec elle, et dont on observe la marche sur une mire éloignée. M. de Humboldt , qui a fait beaucoup d’observations avec cet appareil , le regarde comme très-exact.

Il serait important pour les progrès futurs de la physique que l’on déterminât avec exactitude l’intensité actuelle du magnétisme terrestre , comme on a fixé le poids de l’atmosphère et la température actuelle des différens climats. En répétant la même observation dans quelques siècles , on saurait si les forces magnétiques varient d’énergie , comme il est sûr qu’elles ont varié dans leur direction.

Le premier moyen qui se présente à l’esprit serait d’observer aujourd’hui la déclinaison , l’inclinaison et l’intensité , au moyen de trois aiguilles appropriées à cet usage , et que l’on conserverait ensuite soigneusement pour les essayer de nouveau de siècle en siècle. Comme dans cet intervalle elles pourraient perdre de leur magnétisme , on le leur rendrait au même degré par une nouvelle aimantation, en se servant pour cela de barreaux très-forts combinés suivant la méthode de la doubletouche. En effet , dans l’application de ce procédé , les aiguilles, par l’influence des barreaux extrêmes , sont amenées momentanément à un degré de magnétisme beaucoup plus fort que celui qu’elles peuvent conserver quand elles sont abandonnées à elles-mêmes; de sorte que, si leur constitution intime reste la même, le degré d’aimantation où^ elles se fixent doit rester le même aussi , ou du moins ne doit éprouver de variation que celle qui proviendrait d’un changement d’intensité dans la force magnétique du globe. On pourrait rendre cette méthode beaucoup plus sûre en conservant ainsi un certain nombre d’aiguilles bien éprouvées , dont on aurait déterminé séparément les effets absolus à une première époque. Car si, en les éprouvant de nouveau à une autre époque , on trouvait qu’elles ont conservé entre elles leurs premiers rapports , on pourrait en conclure avec assurance qu’elles n’ont point été altérées dans leur constitution, et par conséquent l’observation de leurs énergies absolues ferait connaître l’état réel de la force magnétique.

Mais Femploi de cette méthode exige la conservation des aiguilles et l’assurance de leur identité. On s’exempterait de ce soin, si l’on trouvait un moyen de fabriquer en tout temps deux aiguilles parfaitement comparables. Pour cela , il ne faut pas songer à employer l’acier, qui , étant un alliage de charbon, et de fer, est nécessairement variable dans ses proportions. Mais on y suppléera si l’on parvient à se procurer par des moyens chimiques des fils de fer doux parfaitement purs. Car , d’après les expériences de Coulomb que nous avons rapportées, la torsion donne au fer un degré d’écrouissage tel qu’il prend le magnétisme presque aussi bien que l’acier , et le retient avec une égale constance ; il ne s’agirait donc que de régulariser cette torsion. Or , cela serait facile en prenant des fils d’une longueur et d’une grosseur assignées, et mesurant, par le moyen d’un micromètre, le nombre de tours dont on les tordrait. Ensuite on aimanterait chacun de ces fils à saturation , et on les assemblerait en nombre déterminé, de manière à en former des faisceaux dont on mesurerait la force directrice , soit à la balance magnétique , soit par la méthode des oscillations. Toute la difficulté de la question se trouve ainsi réduite à se procurer du fer pur, et cette difficulté appartient unique* ment à la chimie.

Si , dans un lieu quelconque , on dirige un morceau de fer doux, une clef, par exemple, dans le sens de l’inclinaison magnétique ; cette clef prend aussitôt deux pôles qui agissent sur l’aiguille aimantée en sens contraire. Retournez la clef, ses pôles changent , et le même effet se reproduit. C’est l’expérience de la page 42 , en substituant l'aimant terrestre à l’aimant artificiel.