V. VârUtltoide ralcntUs aimant* en va mène Ut

4*45. Méthodes d'observation. — Les directions et l'intensité de la force magnétique du globe éprouvent, en un môme lieu, divers changements. Elles sont soumises à des variations séculaires, annuelles et diurnes, et à des perturbations, qui sont étudiées dans les observatoires avec un soin tout particulier ; nous allons d'abord décrire les appareils avec lesquels on les observe.

Bonssoie des variations. — Pour observer les très petits changements de la déclinaison, tels que les variations diurnes, les perturbations, on s'est servi d'abord de la boussole des variations, instrument doué d'une sensibilité extrême, dont la /ty. 91 3 représente un modéleconstruit par Gambay , d'après les idées de Coulomb. Dans la botte BB' fixée sur une table de marbre, oscille un barreau aimanté suspendu par des fils de soie sans torsion.

Ces fils traversent le châssis vitré V , et viennent s'enrouler sur un petit treuil r. Les extrémités de l'aimant, dont on voit une partie en oa, portent une petite plaque d'ivoire a sur laquelle sont gravés des quarts de millimètres et un repère. On observe les plaques d'ivoire , à travers des glaces c c', au moyen de microscopes à réticule mm' . Chacun d'eux glisse dans une coulisse soutenue par deux colonnes, quand on fait tourner les vis de rappel v, v'. Des verniers dont les loupes!, /', facilitent la lecture, glissent le long de divisions en millimètres. On place d'abord l'axe de la botte dans le méridien magnétique, et l'on amène les microscopes au-dessus des repères. On observe ensuite les déplacements de l'aiguille , soit en comptant les divisions de la plaque d'ivoire, qui passent sous le réticule du microscope , soit en suivant ,

Fig. 913.

avec ce dernier qu'on peut faire marcher avec la vis de rappel, le repère, dont on évalue le déplacement au moyen du vernier.

Lunette nagaétiqae de De Prray. — De Prony a employé, pour mesurer les plus petits changements de déclinaison, une longue aiguille aimantée suspendue par des fils de soie plate, et portant une lunette placée dans le sens de sa longueur, et avec laquelle on vise une échelle éloignée. Les plus petits déplacements de l'axe de la lunette, et, par suite, de celui de l'aiguille, deviennent sensibles. De Humboldt a fait un grand nombre d'observations avec cet appareil, qu'il regardait comme très précis.

4246. owervatoires ma*nét!qae«. — Pour observer les variations périodiques de l'aiguille aimantée, et surtout les perturbations, qui ne peuvent être prévues, on a établi des observatoires spéciaux, dans lesquels on fait des observations magnétiques d'une manière suivie. C'est à de Humboldt qu'est due la première idée des observatoires magnétique*. En considérant la perpétuelle mobilité du magnétisme terrestre, les variations de toutes sortes qui agitent continuellement l'aiguille aimantée, soit périodiquement, soit accidentellement, cet illustre physicien conçut l'idée d'observer l'aiguille aimantée pendant cinq ou six jours sans interruption ; ce qu'il fit à Berlin, en 1806 et en 1807, conjointement avec M. Oltmanns, au moyen de la lunette magnétique de De Prony. 11 constata dès-lors l'existence de perturbations nombreuses.

De retour à Berlin, en 1828, il fit élever un petit observatoire magnétique, et institua des observations simultanées, à Berlin, à Paris et dans les mines de Freiberg, à 66m de profondeur. En 1829, une expédition ordonnée par l'empereur de Russie fournit l'occasion d'établir des stations magnétiques sur une vaste échelle. Des observatoires furent en effet construits, sous la direction de M. Kupffer, dans toute l'Asie septentrionale, jusqu'à Pékin. En 1832, M. F. Gauss imagina les nouveaux appareils dont nous allons parler, et fonda Y union magnétique, dont Gœttingue est le centre, et d'où part le mot d'ordre pour les jours où l'on doit observer simultanément d'une manière continue. Eu 1836, l'Angleterre entra dans l'union, et en 1839 fut résolue l'expédition au pôle austral, commandée par Ross, et dans laquelle ont été faites des observations simultanées en huit ou dix stations différentes. Aujourd'hui, il existe des observatoires magnétiques dans toutes les parties du monde, en Russie, en Sibérie, à Pékin, à la Nouvelle-Hollande, à Van-Diemen. à Ceylan, au cap, à l'Ile de France, au Canada, à Sainte-Hélène, etc. Les observatoires anglais ont été choisis dans les positions les plus différentes, les uns près des pôles magnétiques, d'autres près de la ligne sans déclinaison. Voici la situation des plus importants.

OBSERVATOIRES MAGNETIQUES.

Longitude Latitude : de Greenwich.

Toronto (Canada) 45° 3»' N. 79» 24' 0.

Hakerston (Ecosse) 53 34 2 30

Bombay 48 63 74 45 E.

Sainte-Hélène 4 5 36S. 5 40

Le Cap 33 36 48 29

Hobartown (Ile de Van-Dieraen) 42 52 4 47 27

Déclinaison.

Inclinaison.

Un observatoire magnétique consiste en une salle rectangulaire de H™ environ de longueur dans le sens du méridien magnétique, dans la construction de laquelle il n'entre pas de fer, et dont on éloigne à l'extérieur toute masse de fer un peu considérable. Sur le plancher est tracée une ligne dans le méridien magnétique et passant par le centre de la salle. A ce centre se trouve une base solidement fondée, destinée à recevoir un théodolite. Des croisées doubles empêchent le vent de se faire sentir en dedans.

4247. Appareil* des otoervmiolres. — M. Gauss a imaginé pour les observatoires, de nouveaux appareils d'une sensibilité extrême, au moyen desquels on peut suivre les plus petites variations du magnétisme terrestre. Ces appareils sont de trois espèces. Le premier, nommé dédinomètre ou magnétomètre unifilairc, est destiné principalement à mesurer la déclinaison absolue. Les deux autres servent particulièrement à faire connaître l'intensité de la force magnétique du globe, au moyen de ses deux composantes horizontale et verticale, évaluées séparément. La première est [\ / [p donnée par le magnétomètre bifilaire, la seconde par le magiiétomètre balance.

Béellaoaaètre. — Cet appareil consiste en un barreau aimanté AB (fig. 944), suspendu par un faisceau f de 200 fils de cocon parallèles et sans torsion. Ce faisceau s'enroule sur un petit treuil fixé au plafond, au-dessus de la trace du méridien magnétique, et à une distance du mur égalé au quart à peu près de la longueur de la salle. L'aimant est porté par un étrier en laiton très mince ea, dont la coupe transversale qui se voit en E, est telle que l'aimant peut s'y placer de champ ou de face. L'étrier est fixé au barreau, au moyen de vis de pression v ; il porte une espèce d'anse era qui repose sur un cercle divisé r, r\ soutenu par le fil de suspension f. Un pivot, qui traverse l'anse, à frottement, porte un double crochet c, c', qui retient une goupille horizontale à laquelle est attaché le fil de suspension. Enfin, tout ie système

Fig. 944.

oscillant est renfermé dans une botte cylindrique portant une ouverture du côté du théodolite. Au moyen du disque r, r\ on peut détruire la torsion du fil s'il en possède une ; le frottement fait ensuite rester le disque dans la position où on l'a mis. L'aimant porte un barreau en bois DD, auquel on suspend sur des pointes et à des distances variables, des poids de 500 grammes, P, P, pour augmenter le moment d'inertie du système oscillant.

Pour observer les plus petits déplacements de l'aimant , on emploie la méthode du miroir, que nous avons décrite i propos de l'élasticité de flexion, en se servant d'un théodolite (1, 435).

Le barreau aimanté n'est presque jamais en repos ; le moindre déplacement est accompagné d'oscillations, dont on ne peut attendre la fin, surtout si l'on veut observer des changements rapides dans la déclinaison. Pour obtenir la direction qu'aurait le barreau s'il n'oscillait pas, on observe deux positions extrêmes successives, pendant qu'il fait des oscillations très petites, et on prend la moyenne. Mais si la déclinaison varie, les deux écarts à droite et à gauche de la position d'équilibre ne sont pas égaux, et la moyenne donne un résultat inexact. Dans ce cas, si l'on désigne par T l'heure pour laquelle on veut avoir la déclinaison, et par / la durée d'une oscillation, on observera la position du barreau, aux instants T — {t et T-t-|t, et on prendra la moyenne. Du reste, l'usage du déclinomètre exige de nombreuses précautions, dans le détail desquelles nous ne pouvons entrer ici '.

Magnétomètre bifilaire. — Voici d'abord le principe de cet appareil, destiné spécialement à évaluer la composante horizontale de l'intensité magnétique du globe. Considérons une barre horizontale suspendue par deux fils d'égale longueur verticaux et parallèles, et fixés à des distances égales du centre de gravité de la barre. Cette barre reste en équilibre quand les fils sont parallèles ; mais si l'on vient à la déplacer horizontalement , les fils deviennent obliques, la barre est soulevée, et tend par conséquent à reprendre sa position d'équilibre. L'effort qu'il faut faire pour tenir la barre écartée de sa position d'équilibre, se nomme force de direction. On démontre que cette force est en raison inverse de la longueur des fils, et proportionnelle 1° au sinus de l'angle d'écart, 2° à la distance des fils, 3° au poids de la barre.

Supposons maintenant que la barre soit remplacée par un aimant et que les fils soient dans le méridien magnétique. L'état d'équilibre dépendant du mode de suspension ne sera pas modifié, si l'aimant est dans le méridien magnétique, son pôle nord tourné vers le nord ; et si on l'en écarte, la force directrice de l'aimant s'ajoutera à celle des fils, pour l'y ramener. Si le pôle nord est tourné vers le sud, il y aura encore équilibre stable, quand la force directrice de l'aimant sera moindre que celle du système de suspension. Mais ce ne sera plus que la différence de ces forces qui agira pour ramener le système à sa position d'équilibre. Enfin, si l'aimant est placé obliquement au plan des fils

i Voyez Traité de l'électricité et du magnétisme, par M. Becquerel, t. VII, p. 45.