DU CHOC EN RETOUR

quéraient cette propriété par la décharge électrique.

On avait remarqué souvent qu'un homme placé fort loin de l'endroit où la foudre éclatait, était exposé à être dangereusement blessé ou à perdre la vie, par suite de l'explosion, mais on ne pouvait expliquer cet effet. •' Milord Mahon, physicien anglais, s'est occupé d'une manière toute particulière de ce phénomène, qui est produit par un rétablissement d'équilibre, auquel il a donné lfe nom dé choc en retour ( i ).

Bennet, physicien anglais, imagina un électroscope à feuilles d'or (2) qui, quoique sensible, n'indiquait pas les faibles charges d'électricité; il pensa qu'un corps faiblement électrisé pourrait être placé dans des circonstances telles, que son électricité s'augmentât aux dépens du réservoir commun, et qu'enre nouvelant souvent et avec promptitude ces mêmes circonstances, de faibles doses d'électricité deviendraient sensibles à l'électroscope. D'après ce principe, il conçut un appareil qu'il a nommé doubleur d'électricité (3). Nicholson en construisit dans le même temps un autre, fondé également sur les mêmes N principes. Il démontra avec cet appareil que les corps pouvaient changer d'état électrique par le simple contact (4); mais il rie tira aucune conséquence de ce fait. Je ne puis m'étendre davantage sur ce sujet , attendu qu'il faudrait donner la description de l'appareil.

(iï Principes d'électricité, Londres, 1781 , p. 69 et suiv. (a) Phil. Trans. 1787. « *

(3) Annal, de Ch., t. xxiv, p. 327.

(4) New Experiments on electricity, par Bennet , publié à Derby, en 1789.

§ I. Propriétés générales des aimants et des

aiguilles aimantées.

Apres avoir esquissé l'histoire des découvertes qui ont successivement enrichi l'électricité, depuis les temps les plus reculés jusqu'en 1790, je vais présenter également le précis des observations qui ont été faites sur le magnétisme pendant cetle période.

Les anciens connaissaient la propriété dont jouissent certaines mines de fer d'attirer les parcelles de même métal placées à peu de distance. Ils donnèrent aux mines douées de cette faculté le nom de (xayvyi; , dérivé de Magnésia, contrée delà Lydie où elles se trouvaient en abondance. Pline rapporteque Dinocarès proposa à Pto- Icmée Philadelphe de bâtira Alexandrie un temple, dont la voûte, garnie de pierres d'aimant, soutiendrait en Pair une statue de fer de la reine Arsinoé. St. Augustin fait également mention d'une statue suspendue en l'air, au milieu du temple de Sérapis à Alexandrie.

Les propriétés de cette pierre, à laquelle nous avons donné le nom d'aimant, leur parurent miraculeuses comme celles de l'ambre quand il est frotté: aussi lui supposèrent-ils également une ame et plusieurs vertus médicinales. Hippocrate lui-mênre rangea cette substance au nombre des purgatifs.

On prétend que les Chinois et l'es Arabes ont connu avant nous les propriétés dont jouit une aiguille d'acier aimantée, librement suspendue, de se diriger vers les mêmes points de l'espace. On se fonde à cet égard sur dw documents rapportés dans la/lescription de l'empire

de la Chine par Duhalde, où il est dit que l'oa s'y servait de la boussole, pour voyager sur terre, plus de mille ans avant JésusrChrist.

Le premier ouvrage qui parle de la boussole est un poëme manuscrit du xne siècle, en langage ancien, qui existe à la Bibliothèque du roi, et qui est attribué à un certain Guyot de Provins. Il y est fait mention de la boussole, connue alors sous le nom de Marinière. ( Legrand, collection des fabliaux et Contes des xueet xme siècles.)

Le cardinal Jacques de Vitri, qui vivait vers l'an 1 200, parle de l'aiguille aimantée dans son Histoire hiérosolymitaine, et ajoute qu'elle était nécessaire et indispensable aux voyageurs sur mer.

On a dit que cette invention avait été rapportée de la Chine par Marco Paolo, célèbre voyageur, qui était revenu de ces contrées en Europe vers isagS; mais il n'en est nullement question dans l,a relation qu'il a donnée de son voyage. Ce qu'il y a de certain^ c'est que dès 1497, Vasco de Gama, navigateur portugais, fit usagé de la boussole dans ses premières expéditions dans l'Inde.

Tels sont les documents Jes plus authentiques qu'on ait pu recueillir, jusqu'ici, pour remonter à l'origine de la boussole. On voit donc que le nom de celui qui a fait cette grande découverte est encore couvert d'un voile impénétrable.

Dans les premiers temps , on croyait qu'elle se dirigeait toujours vers le nord , mais on ne tarda pas à être détrompé à cet égard. Colomb, qui était à la recherche du nouveau monde en 1492, observa déjà que sa direction n'était pas constante.

Thevenot assure, dans ses voyages, avoir vu une lettre de Pierre Adzige, écrite en 1269, plus de 200 ans par conséquent avant Colomb, dans laquelle on disait positivement que l'aiguille déclinait de 5°.

Un manuscrit d'un pilote de Dieppe, nommé Grignon, dédié en i534 à Sébastien Chabot, fait également men-

' tion delà déclinaison de l'aiguille aimantée. Néanmoins on fait honneur aussi de cette découverte à Chabot luimême, à Gonzalès et à d'autres. Quoi qu'il en soit, la propriété dont jouit l'aiguille aimantée de s'écarter plus ou moins dans chaque lieu, à droite ou à gauche de son méridien, était très-connue dans le seizième siècle. Les plus anciennes observations un peu exactes sur la déclinaison commencèrent à Paris, en i55o. A cette époque la déclinaison était vers l'est, elle est devenue nulle en i663, puis elle est repassée k l'ouest en augmentant successivement, et, depuis quelques années, sa marche est décroissante.

Les navigateurs hollandais, en lôgg, ont dressé aussi des tables de déclinaison qui sont assez exactes. En 1576, Robert Normann , ingénieur en instruments de physique' à Londres, découvrit que l'aiguille aimantée éprouvait encore une autre espèce de variation. On avait eu souvent l'occasion de remarquer que l'aiguille aimantée perdait son horizontalité en approchant vers le nord, et que son pôle austral s'abaissait au-dessous de l'horizon. Comme on ne savait à quelle cause attribuer cet effet, on supposa que l'aiguille n'était pas suspendue par sou centre de gravité. Robert Normann ayant placé un contre-poids pour rétablir l'horizontalité, s'aperçut qu'il fallait le changer d'un lieu à un autre; il rut conduit par là à la découverte de l'inclinaison. On ne tarda pas à trouver que pour observer complètement ce phénomène, il fallait que l'aiguille fût libre de se mouvoir dans le plan du méridien magnétique, condition que l'on remplit en la suspendant, par son milieu, à uh axe perpendiculaire à ce plan. Quand l'aiguille n'est pas aimantée, elle reste dans une direction horizontale; aussitôt qu'on lui communique du magnétisme, elle se dévie de cette direction d'un certain nombre de degrés. On appela angle d'inclinaison, celui qui mesure cette déviation. En étudiant les propriétés des aimants, on reconnut bientôt qu'ils jouissent non-seulement de la propriété d'attirer le fer doux, mais encore, de le transformer en un véritable aimant, tant qu'il se trouve dans leur sphère d'activité.

7'-* DU MAGtNIiTlSME.

En retirant l'aimant, le fer rentre dans son état naturel, a moins qu'il n'ait été préalablement tordu, limé, tourmenté d'une manière particulière, car il conserve alors le magnétisme qu'il a acquis par influence. En projetant de la limaille de fer sur une feuille de papier placée au-dessus d'un barreau aimanté, on reconnut que tous les points ne possédaient pas la même puissance attractive; qu'aux extrémités, les filaments de limaille étaient plus longs qu'ailleurs et placés perpendiculairement à la surface, tandis qu'ils devenaient plus courts en s'approchant du milieu où il ne s'en trouvait aucun. On donna le nom de pôles aux deux portions où les parcelles de limaille se réunissent en'uue infinité de petits filaments parallèles entre eux.

Il résulte de cette observation que, dans chaque moitié d'un aimant, il existe une force identique égale et dirigée en sens contraire. En le brisant, chacune des parties devient un nouvel aimant, possédant aussi deux pôles. Un barreau qui sert à aimanter un autre barreau, ne perdant pas de sa forcé, on en conclut que le fluide magnétique, pendant l'aimantation, ne passe pas de l'aimant dans le fer.

Dans l'action d'un aimant sur l'acier, l'action par contact est d'abord faibleet augmente ensuite au point de transformer l'acier en un aimant, mais il suffit d'un simple frottement pour accélérer l'aimantation. On donna le nom d'aimants artificiels aux barreaux ainsi aimantés. La force qui s'oppose ainsi dans l'acier à la séparation des deux fluides et par suite à leur recomposition, lorsqu'ils sont séparés, a reçu le nom de force coercitive, laquelle est variable dans les différents aciers et même dans chaque acier, suivant le degré de la trempe et de la température.

Le fer peut aussi .s'aimanter par l'action du magnétisme terrestre, comme on l'a remarqué souvent. Gilbert, qui écrivait daus le xvie siècle, rapporte que cette observation a été faite pour la première fois sur la tige de la girouette des Augustins à Mantoue. Plusieurs auteurs attribuent cette observation à Gassendi; quel que soit

i" PERIODE, CHAPITRE SECOND. 7 3

Fauteur, Gilbert est le premier qui ait donné la théorie du phénomène.

Lorsque la chimie eut augmenté le nombre des métaux, et qu'on eut étudié toutes les propriétés dont ils sont doués , on en découvrit deux qui possèdent, comme le fer, la propriété magnétique. '

Ces métaux sont le cobalt, découvert par Brandt en 1733, et le nickel par Croustedt, en i ^So.

En cherchant la position des pôles d'une aiguille aimantée, on reconnut qu'elle en avait quelquefois plusieurs; on donna le nom de points conséquents aux pôles intermédiaires. De semblables aiguilles ne peuvent être d'aucune utilité pour les observations relatives au magnétisme terrestre."

§ IL Mesure des forces magnétiques ; des divers procédés d'aimantation.

Pendant long-temps, les physiciens n'avaient qu'un seul moyen pour déterminer l'action des forces magnétiques. On mettait en contact avec l'une des extrémités du barreau, un morceau de fer doux, que l'on chargeait de poids jusqu'à ce qu'il tombât. Le poids absolu de ce morceau déterminait la force de l'aimant. Ce procédé n'était susceptible d'aucune précision. En 1789(1), Coulomb exposa deux méthodes à l'aide desquelles on peut trouver, avec précision, l'intensité des forces magnétiques; l'une est celle des oscillations, dont on se sert aussi pour déterminer l'intensité magnétique du globe, l'autre consiste à comparer l'action magnétique à la force de torsion du fil de la balance dite de torsion, qui lui avait déjà servi à déterminer l'action des forces électriques à distance. L'application de ces deux méthodes démontra que les attractions et répulsions électriques étaient en raison directe de la densité du fluide et en raison inverse du carré de la distance (a). Coulomb

(1) Mémoires de l'Académie des sciences , p. 468 et suivantes. (a) Mémoires de l'Académie des sciences, 1 785, p. 593.

s'occupa en même temps de la solution d'une questiorç importante pour la théorie du magnétisme, de celle relative à la distribution du magnétisme dans les aimants de diverses formes, et de la détermination des pôles. Il employa encore, dans ces recherches, les deux méthodes qui lui avaient servi à déterminer la loi des forces magnétiques, et parvint à ce résultat que, dans les aimants audessus de 6 ou 8 pouces de longueur, et dont les dimensions transversales sont égales, mais très-petites relativement à la longueur, les pôles se trouvent toujours à la même distance des extrémités, à 18 lignes environ, et que, dans des aimants très-courts, ces points sont situés au tiers de la demi-longueur ,*qui est la limite dont les pôles s'approchent sans cesse, à mesure que les aiguilles deviennent de plus en plus petites. Ces observations mirent à même les physiciens de déterminer la meilleure forme à donner aux aiguilles aimantées.

Dès l'instant que l'on eut remarqué qu'une pierre d'aimant était capable de transmettre le magnétisme à un barreau d'acier, par le frottement d'un de ses pôles, on dut rechercher les moyens les plus efficaces pour donner aux barreaux le maximum d'effet. Pendant long-temps on se bornait à passer l'extrémité d'un aimant sur toute la longueur du barreau d'acier. Cette méthode, qui n'est bonne que pour aimanter des aiguilles courtes et d'une petite dimension , a l'inconvértient de donner des points conséquents. En 174^, on commença à perfectionner cette méthode : Knight mit des barreaux fortement aimantés bout à bout sur la même ligne, les pôles inverses en regard, et dessus l'aiguillequ'il voulait aimanter, moitié d'un côté, moitié de l'autre; en les ^étirant avec frottement dans le Sens de leur longueur, l'aiguille acquérait un plus fort magnétisme que par la méthode de la simple touche.

Duhamel perfectionna cette méthode; après avoir placé le barreau à aimanter entre deux barres de fer doux, il prit deux autres barreaux qu'il inclitft de a5 à 3op, les pôles inverses en regard, et les fit glisser sur cha-

i" PERIODE, CHAPITRE SECOND. 75

cune des moitiés du barreau, eh se rendant vers les extrémités. 11 reconnut que ce procédé, auquel on donna lç poro delà touche séparée, était le meilleur pour aimanter les aiguilles de boussole le plus complètement possible, Mitcliell modifia cette méthode; il mit en contact, à cote les uns des autres, plusieurs barreaux d'acier et promena sur leur surface deux faisceaux de barreaux aimantés dans une direction perpendiculaire, les pôles inverses en regard et à une distance constante. iEpjnus N perfectionna ce procédé et montra, en#i758 , l'avantage qu'il y avait à se servir des barreaux fixes. Ce perfectionnement consiste dans la disposition et le mouvement des barreaux glissants.il plaça les barreaux d'acier entre de forts aimauts et inclina dessus les aimants mobiles, en les maintenant à une distance fixe. On se sert de cette méthode toutes les fois qu'il s'agit d'aimanter de forts barreaux ; elle à cependant l'inconvénient de donner des points conséquents.

Coulomb, en 1789, mit en pratique tous les principes qu'on avait découverts avant lui (1).

En s'occupant de recherches sur les différents procédés d'aimantation, on s'aperçut que la quantité de magnétisme que prenait un barreau d'acier trempé, variait en raison de la trempe et de la force des aimants employés à développer le magnétisme, et que les barreaux atteignaient toujours une certaine limite d'aimantation, qu'on appela point de saturation. On conçoit combien il était important, pour les observations relatives au magnétisme terrestre, de reconnaître si les aiguilles de boussole étaient aimantées à saturation. Pour s'en assurer, on ne trouva pas d'autre moyen que de les réaimanter avec des barreaux plus puissants et de les faire osciller avant et après, pour voir si le nombre des oscillations était le même, dans un temps donné.

Upe aiguille de boussole qui est destinée à être trans-

(1) Mémoires de f Académie des sciences, p. 56 1 et suiv.

portée sur différents points du globe, est exposée souvent à de grandes variations de température, il était donc important de voir jusqu'à quel point la chaleur influait sur son magnétisme. Gilbert est le premier qui ait observé qu'un aimant perdait complètement son magnétisme quand il était chauffé jusqu'au rouge blanc et qu'il ne le reprenait plus après le parfait refroidissement. Cette question a occupé dans ces derniers temps plusieurs physiciens, qui sont parvenus à des résultats dont je parlerai dans la dernière période. Les barreaux aimantés perdant quelquefois une partie de leur magnétisme , en raison de leur position, par rapport à la résultante des forces magnétiques du globe, on imagina, pour parer à cet inconvénient grave, des armatures, qui sont des pièces de fer doux, mises en contact avec les deux pôles. On chercha aussi les moyens de construire des aimants artificiels , doués d'une grande force. Les premières tentatives de ce genre sont dues à Knight, qui forma des faisceaux magnétiques énergiques, en réunissant ensemble par les pôles de même nom plusieurs aiguilles aimantées. Depuis, ces faisceaux ont reçu de grands perfectionnements par l'addition d'armatures, qtii ont augmenté singulièrement leur force. Coulomb s'est beaucoup occupé de cette question, et tous les arrangements de ce genre sont encore exécutés d'après son procédé.

Souvent ces faisceaux ont la forme d'un fer à cheval, disposition qui a l'avantage de rapprocher les pôles et de placer plus facilement l'armature.

§ III. Des théories imaginées pour expliquer les phénomènes magnétiques.

Les anciens, comme je l'ai dit, connaissaient la propriété dont jouit l'aimant d'attirer le fer. Les philosophes, tels que Thaïes, pour expliquer ce fait, lui supposèrent une ame; d'autres, comme Epicure et Plutarque, admirent, les uns, que les atomes du fer s'accrochaient dans

ceux de F aimant; les autres , qu'il y avait autour de cette pierre une émanation capable de faire le vide daus lequel le fer se précipitait. D'autres hypothèses aussi absurdes furent successivement mises en avant. Descartes employa ses tourbillons qui, dans leur mouvement rapide de lequateur au pôle, emportaient les aimants, attendu que la matière subtile de ces tourbillons étant poreuse, et celle des aimants formée de molécules branchues, éprouvait une plus grande résistance de la part de ces dernières que de celles des autres corps. ^Epinus donna une explication plus satisfaisante , en partant de l'existence d'un seul principe : il essaya de prouver , par le calcul , que tous les phénomènes magnétiques connus s'expliquaient facilement au moyen des simples lois de l'attraction et de la répulsion. Cette théorie ne put convaincre Euleret Daniel Bernoulli, qui continuèrent à défendre celle de Descartes, en l'appuyant de preuves mathématiques. On reconnut plus tard la nécessité d'admettre deux fluides magnétiques , dont la réunion forme le fluide neutre , de la même manière que les deux' fluides électriques composent par leur réunion le fluide naturel. Pour conserver l'analogie qui existe entre ces deux agents, on supposa aussi que les deux fluides magnétiques pouvaient circuler et se répandre dans le fer; mais Coulomb ayant repris cette question, conserva les deux fluides, en rejetant leur circulation dans les corps comme un fait faux (1).

Coulomb a cherché l'action exercée par de forts barreaux sur des aiguilles de diverses substances librement suspendues et placées entre les deux pôles opposés de deux forts aimants ; il a trouvé que le nombre des oscillations était plus considérable que dans le cas où les aiguilles se trouvaient hors de la sphère des aimants;' et qu'elles se plaçaient dans la ligne des pôles. Ne voulant pas admettre que toutes ces substances pouvaient

(1) Mémoires de l'Académie des sciences, 1789^ 481*

acquérir du magnétisme, il supposa que l'action qu'il avait observée était due à une petite quantité de fer répandue dans leur masse; ayant calculé la quantité qui était nécessaire pour produire cet effet, il trouva qu'elle était au-dessous de celle qui pouvait être rendue sensible par les moyens les plus délicats dont l'analyse chimique pouvait disposer.

§ IV. Variations de la déclinaison.

'Vers 1722, Grahaift observa pour la première Fois que l'aiguille de déclinaison était soumise à des variations diurnes. Ces variations ont été observées depuis atiec soin dans presque toutes les contrées de l'Europe. Voici leur marche à Paris : dès linstant que le soleil se iftonlre à l'horizon, le pôle austral de l'aiguille se dirige vers l'ouest, de une à 2 heures l'aiguille atteint le maximum d'écartement, elle revient ensuite à l'orient par un mouvement rétrograde, de manière à reprendre à très peu près, vers 10 heures du soir, la position qu'elle occupait le matin, et pendant la nuit elle reste presque stationnairë pour recommencer le lendemain ses excursions périodiques. L'amplitude de ces variations varie d'un jour à l'autre; mais Cassini a trouvé que l'angle était plus grand en été, depuis l'équinoxe du printemps jusqu'à l'équinoxe d'automne, que depuis l'équinoxe d'autotnne jusqu'à celui du printemps. Il a observé encore qu'elles étaient les mêmes dans les Caves de l'Observatoire, où la lumière ne pénétrait pas et où la chaleur était sensiblement constante. Dans les régions du nord on les a trouvées plus considérables et soumises à plus d'irrégularités, tandis que vers l'équateur magnétique leurs amplfandes diminuent et deviennent nulles sur l'équateur. Eifr observant les variations divèt^es de l?àiguiile ali* mantée,on s'aperçut que leur marche était dérangée quel- 'quefois brusquement et que l'aurore boréale était particulièrement ijn« des cause* qui agissaient avec le plus d'éfîcacité pour produire cette perturbation ; pendant toute

la durée de ce météore, l'aiguille aimanté est continuellement agitée et éprouve des déviations considérables.

On a dit, à plusieurs reprises, que les tremblements de terre et les éruptions volcaniques réagissaient sur l'aiguille aimantée et changeaient son inclinaison et sa déclinaison. Daniel Bernoulli constata, en 1767, que l'inclinaison avait été diminuée d'un demi-degré, à la suite d'un tremblement de terre. Le P. de la Torre observa des changements de plusieurs degrés dans la déclinaison, pendant une éruption du Vésuve.

L'étude de l'action magnétique du globe attira de bonne heure l'attention des navigateurs , en raison de son utilité pour les voyages de long cours ; aussi cette partie de la science est-elle déjà très-avancée. Deux éléments constituent l'action magnétique du globe : la direction que prend l'aiguille aimantée soumise à sou action, et 1 intensité de cette action; la direction est déterminée par l'inclinaison et la déclinaison, l'intensité par les oscillations. Dès lors les voyageurs ont dû s'occuper de la détermination de ces éléments sur différents points du globe. En étudiant la marche de l'inclinaison en partant de Paris , et se rendant vers le nord , on a trouvé que le pôle austral de l'aiguille s'abaissait au-dessous de l'horizon, que l'angle augmentait en même temps que la latitude et que dans les régions polaires il approchait beaucoup de go°. On a supposé alors que dans certains points situés à plusieurs centaines de lieues des pôles de la terre, l'aiguille coïnciderait exactement avec la verticale. On a donc été porté à croire que les pôles magnétiques de la terre se trouvaient à peu de distance de ceux de rotation; les observations ont méine conduit à admettre qu'il en existait probablement deux dans chaque hémisphère.

En se dirigeant au contraire dans l'hémisphère austral, on a trouvé que l'inclinaison diminuait avec la latitude et qu'il existait non loin de l'équateur des points où l'aiguille était sans inclinaison; qu'au-delà de ces

points l'inclinaison recommençait, mais en sens inverse, et continuait sa route jusque vers le pôle où il existait aussi deux pôles magnétiques.

On a donné le nom d'équateur magnétique à la courbe qui comprend tous les points où l'aiguille aimantée est sans déclinaison. Cette courbe se trouve différer peu de Téquateur terrestre, et son moyen plan n'est incliné que de 12 à i3° par rapport au sien.

D'après les observations qui ont été faites à Paris depuis 167 1, l'inclinaison va toujours en diminuant sensiblement , mais d'une quantité variable d'une année à l'autre.

L'intensité magnétique du globe a été l'objet de recherches de la part de Graham, le premier observateur auquel nous devons la découverte des variations diurnes de l'aiguille aimantée; Muschencbroeck en 1629 et Lemonnier en 1776, puis Saussure et Borda s'occupèrent également de cette question : ce dernier donna une méthode d'approximation pour la résoudre avec plus d*exactitude qu'on ne l'avait fait avant lui.

Les navigateurs qui observèrent avec soin la variation de l'aiguille aimantée, reconnurent que le fer qui se trouvait à bord des vaisseaux éprouvait toujours de la part de l'action de la terre des effets qui réagissaient sur les boussoles, au point de faire varier quelquefois les déviations de i5° à 200. Cette observation fut faite, pour la première fois, par Walès, attaché à l'expédition de Cook. Dowine indiqua plus tard la cause de ces variations et le capitaine Flinders le moyen de s'en garantir.