Sur les variations séculaires de l'inclinaison magnétique dans l'antiquité

HAL Id: jpa-00240420

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00240420

Submitted on 1 Jan 1899

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Sur les variations séculaires de l’inclinaison magnétique dans l’antiquité

Folgheraiter

To cite this version:

Folgheraiter. Sur les variations séculaires de l’inclinaison magnétique dans l’antiquité. J. Phys. Theor.

Appl., 1899, 8 (1), pp.660-667. �10.1051/jphystap:018990080066001�. �jpa-00240420�

660

effet, ^en parcourant le tableau numérique ^des intensités, que ^toutes les raies de haute température ^sont affaiblies par l’étincelle oscillante et que, par contre, ^{les raies} qui ^{sont vives dans l’arc restent} égale-

ment vives en employant la self-induction. Cette méthode d’observer les spectres, permettant d’éliminer complètement les raies de l’air

(qui ^{nuit tant à la} pureté ^des spectres), pourrait rendre des services réels à l’analyse ^des métaux; ^son emploi ^{est des} plus simples : ^il suffit,_ ^en effet, ^{d’avoir une} bobine de fil bien isolé, ^{contenant de}

20 à 50 tours et ayant ^{20 à 30} centimètres de diamètre pour rendre l’étincelle suffisamment oscillante et obtenir les résultats que ^nous

avons énumérés plus ^haut.

SUR LES VARIATIONS SÉCULAIRES DE L’INCLINAISON MAGNÉTIQUE

DANS L’ANTIQUITÉ (1);

Par M. FOLGHERAITER.

o

Les observations que ^nous possédons ^{sur la valeur} de l’inclinaison

magnétique embrassent une période de trois siècles au plus.

L’exactitude des premières observations est assez douteuse ; ^on peut ^toutefois affirmer, ^avec quelque certitude, que l’inclinaison dans

l’Europe occidentale est allée en augmentant pendant ^{le XVIIe siècle,}

pour atteindre ^un maximum vers sa fin et passer ensuite ^{à une}

pliasse ^de diminution, qui ^{continue encore de nos} jours. L’usage ^de

la boussole dans la nayigation, qui ^{remonte au xme} siècle, prouve, du reste, que depuis ^ce temps l’inclinaison n’a pu atteindre ^à Paris

ou à Londres une valeur beaucoup plus grande que la valeur ^maxi-

mum connue; ^car les navigateurs ^{des mers du Nord eussent dû}

rencontrer des variations très rapides ^{de la} déclinaison, ^{comme on}

les observe en passant près ^du pôle magnétique.

Les formules empiriques, qui expriment ^{les valeurs} des éléments du magnétisme ^{terrestre en} fonction du temps, ^et dont les coefficients

ont été calculés d’après ^les observations, ^ne _peuvent s’appliquer ^à

des époques quelque peu éloignées des limites des observations mêmes.

(1) Extrait des Archives des Sciences physiques ^et naturelles, ^4e période, ^t. VIII,

p. 5; juillet ^1899.

Voir aussi Rendiconti della R. Accaden2Ïa dei Lincei, ^Classe Scienze lisiche, ecc., Serie :).1, ^vol. V, ^{?° sem.} 1896, pag. 66, 121, 199, 242 ^et 293;

-Idem, ^vol. VI, ^{1° sem.} 1891, pag. 64;

IdeJn, ^vol. V1II, ^{1° sem.} 1899, pag. 69, 121, 116 et 269.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018990080066001

661 Dans ces conditions, ^toute tentative d’étendre nos connaissances de l’histoire magnétique ^{de la} Terre doit être accueillie avec quelque

intérêt.

J’ai fait connaitre, ^{dans les} publications de l’Académie Royale ^des Lyncées ^à Rome, ^{une méthode,} qui ^{m’a conduit à} des conclusions

assez précises ^{sur la valeur de} l’inclinaison en Italie et en Grèce

quelques ^{siècles avant} Jésus-Christ; qu’il ^{me soit} permis ^de présen-

ter ici un résumé de mes recherches.

Principe ^{cle la méthode.}

^{Si l’on} prend ^un cylindre ^{ou bien un}

vase de forme quelconque, ^en argile, ^et qu’on ^le porte ^{à une} tempé-

rature élevée (vers 800°), ^{on observe} qu’après refroidissement le

vase de terre cuite est devenu un aimant permanent, dont la distri- bution magnétique ^{est celle} qu’il ^a acquise par induction du champ

terrestre pendant le refroidissement mème.

FIG. 1.

Supposons ^à présent que ^nous connaissions la position ^{exacte du}

vase pendant la cuisson par rapport ^à des coordonnées terrestres, ^et

que ^nous puissions déterminer la magnétisation ^induite par ^un champ

uniforme sur un vase de la forme donnée, mais d’orientation quel-

conque par rapport ^{à l’axe du} champ. ^{Il est} clair que l’examen de l’état magnétique ^{du vase} cuit pourra ^nous renseigner ^exactement

sur la direction du champ ^terrestre par rapport ^aux coordonnées choisies. Un vase étrusque, par exemple, ^est précisément d’argile cuite, ^et par conséquent ^la détermination expérimentale ^{de sa distri-}

bution magnétique ^{conduit à la} connaissance de la direction du

champ ^{terrestre inducteur à} l’époque ^de la cuisson.

Voilà le principe ^très simple ^{de ma méthode,} que deux ^cas

extrêmes vont illustrer encore mieux.

662

Un cylindre ^{creux est exposé en position verticale à la} cuisson pen- dant que ^la direction du champ terrestre est verticale ou horizontales.

Dans le premier ^{cas nous} obtiendrons un aimant avec deux polarités

constantes le long des bords de chaque base. Dans le second _cas,

nous aurons sur les deux bases la même distribution magnétique depuis ^{un maximum} S jusqu’à ^un maximum N de signe contraire,

en passant par ^zéro. L’on voit qu’un simple ^{examen du vase,} pourvu que l’on ^{soit sûr} de la verticalité de l’axe pendant l’aimantation, permettra ^de décider, ^si l’inclinaison était nulle ou de 90°. Ainsi l’examen des terres cuites anciennes permet des conclusions sur

I’inclinaison ^au temps de leur fabrication.

Condition d’applicabilité ^{de la} méthode. - Ma méthode repose

sur deux données dont il faut d’abord prouver la certitude.

10 La distribution magnétique propre du ^{vase n’a} pas changé depuis l’instant de son refroidissement.

Il serait en effet à craindre que ^la magnétisation ^{des terres cuites}

anciennes n’ait suivi depuis leur cuisson les variations du champ

terrestre. Or ^{il n’en est} pas ainsi.

On peut facilement s’assurer, par l’expérience, qu’un changement magnétique permanent ^ne peut ^s’obtenir qu’avec ^des champs ^externes

très puissants, qui ^n’ont certainement pas pu ^se produire ^{à la surface}

terrestre, ^{ou bien à des} températures ^très élevées, ^et l’on sait que les conditions climatologiques de la Terre ont peu changé depuis ^les époques historiques.

Mais il y ^a des preuves plus ^directes.

Si l’on examine avec une simple aiguille ^les briques qui ^{font encore} partie d’anciennes constructions romaines, ^et qui ^ont donc conservé la même position depuis près ^de vingt ^{siècles, on constate aisément}

que leur orientation magnétique ^est absolument individuelle : c’est- à-dire qu’elle change ^d’une brique ^{à l’autre.}

On se l’explique facilement. Dans la construction du mur les

briques ^{ont été} placées ^{l’une sur l’autre,} indépendamment ^{de la} posi-

tion qu’elles ^{avaient eue dans le four,} lors de la cuisson. Mais en

même temps nous avons ici la preuve que le champ ^terrestre n’a pu

opérer ^aucun changement ^{sur le} magnétisme déjà acquis par les

briques; sinon, celles-ci devraient présenter ^{toutes la} même orienta- tion magnétique, ^{étant examinées à leur} place.

Des excavations faites ^en 1883 à Arezzo, pour la fondation d’une

maison, ^{ont mis} à jour ^une grande quantité ^{de terres cuites} entassées,

663

c’est-à-dire ^{vases et} formes de vases (matrici), ^{entiers ou en} frag-

ments, ^{non seulement} de la même époque - un ^{siècle avant Jésus-}

Christ - mais portant ^aussi gravée ^{la même} marque de fabrique.

Or l’examen des vases entiers, ^des fragments, ^{des vases recom-} posés ^en collant ensemble leurs débris retrouvés, ^donne toujours ^la

même orientation magnétique par rapport ^{à l’axe du vase. Si l’on} pense que les fragments ^{et les vases sont restés enfouis} pêle-mêle

sous le sol depuis ^un temps qui ^{remonte à} leur fabrication ou à peu

près, ^{on pourra} bien conclure que la ^terre cuite conserve la magné-

tisation acquise, ^{avec un} degré de ténacité que ^{nous ne} pouvons affirmer pour ^{aucune antre} substance, y compris ^l’acier.

2° La position que les ^{vases ont eue} pendant la cuisson est connue.

Bien des vases laissent, ^{il est} vrai, des doutes sur la position qu’ils pouvaient ^{avoir dans le four ; mais il en est d’autres} qui n’admettent

qu’une ^seule position. ^{Je veux} citer ici seulement les vases qui ^sont

riches en ornements et figures latérales, qui ^{ont un bec très relevé}

ou encore une anse sur la bouche.

Ces vases ne peuvent ^{avoir été} cuits que dans ^une position ^verti-

cale et avec le fond en bas ; il n’est pas nécessaire de ^{se connaître} dans l’art du potier pour ^en convenir.

É4 tude expérimentale ^{des vases cuits en} position vai-iable.

La

partie expérimentale ^{de mes} recherches se compose de deux par-

ties, ^{dont la} première ^{a consisté à} cuire dans un four expressé-

ment construit

c’est-à-dire absolument _exempt de fer - des vases

d’argile ^de formes très différentes et en position variable, ^{mais exac-}

tement connue par rapport à la verticale et, par conséquent, ^{à la}

direction du champ terrestre. En second lieu, ^il s’agissait de passer à un examen magnétique ^{du vase} pour établir, ^{si de la} connaissance de la distribution magnétique ^on pouvait, par des suppositions ^conve- nables, ^remonter par le calcul à l’angle formé par la direction du

champ ^{avec l’axe du vase.} Les résultats du calcul pouvaient ^ainsi

être immédiatement contrôlés.

Supposons, ^d’abord, que le ^vase soit un cylindre ^{creux, cuit avec}

son axe vertical, pendant que ^la direction du champ ^{terrestre fait}

l’angle r 2 ^{- t avec} la verticale.

Nous admettrons que ^sur les contours des deux bases on ait une

distribution de masses magnétiques ^{due à la} simple superposition

de deux autres dislributions : dont l’une est produite par la compo-

664

sante verticale v du champ terrestre, l’autre par la composante ^hori-

zontale h.

Pour fixer la position ^d’un point ^{sur le} contour, ^nous donnerons la distance azimutale _o du plan qui passe par ^ce point ^et par l’axe du

cylindre, ^{avec le} plan méridien, c’est-à-dire celui qui contenait ori-

ginellement ^{l’axe du} cylindre ^et la direction du champ ^terrestre.

Nous supposerons ^encore que les ^masses magnétiques ^{dues à la}

composante llorizontale, ^et qui ^{se trouvent en} deux éléments diamé- tralement opposés ^{de la même} base, ^{soient de} signes contraires. (La

manière la plus simple d’exprimer analytiquement ^cette supposition

est d’admettre que ^{la masse} magnétique ^sur chaque ^{élément du}

contour est représentée, ^{à un} coefficient de proportionnalité près,

par l’expression ^{± v} + ^{h cos} p, le double signe ^se rapportant ^aux

deux bases.)

Si l’on connaissait donc la masse magnétique distribuée sur un

élément quelconque ^{du contour et sur} l’élément diamétralement

opposé, ^{la somme des} deux valeurs donnerait une mesure de la

composante verticale, ^la différence une mesure de la composante horizontale, si l’on tient compte ^de l’angle azimutal des deux points.

L’examen magnétique ^du cylindre ^se faisait de la manière suivante : le cylindre ^{était tenu} horizontal dans la direction est-ouest couché

sur sa génératrice ^la plus basse. Près de l’extrémité de cette géné-

ratrice et sur son prolongement ^{était une} petite aiguille magnétique,

dont on suivait les déviations angulaires ^{avec échelle et miroir,} lorsque, ^{en faisant tourner le} cylindre, ^{on venait à le} déplacer angu- lairement de valeurs successives données.

Si l’on pouvait admettre que les déviations de l’ai guille ^donnent

une mesure de la masse située sur le point ^{du bord le} plus ^{bas, on} aurait, ^comme j’ai ^dit plus haut, par la ^somme de deux déviations

correspondant ^{à deux} points diamétraux une mesure de la compo- sante verticale (2v) ; par leur différence, une mesure de la composante horizontale (2h cos p) ; d’où l’on pourrait ^{déduire la} tangente ^de l’angle d’inclinaison (tgi ^{= v :} h) ; la section méridienne serait carac-

térisée par les déviations maximum de ^{côté et} d’autre.

Mais ^il est nécessaire d’apporter ^une correction, ^{due à ce} que

l’aiguille ^{ressent non} seulement l’action de la masse située sur le

point ^le plus rapproché, mais aussi l’action de tous les autres points

des contours des deux bases.

Si, ^à présent, ^on pouvait rigoureusement admettre que la distribu-

665 tion se réduit à des masses situées sur les points ^{du contour et selon}

la loi susdite, ^cette correction ne serait _pas difficile à apporter ^en déterminant les dimensions du vase et sa position par rapport ^à

l’aiguille; ^mais j’ai ^vu que, ^{dans la} pratique, ^{il suffit de tenir} compte des ^{masses situées sur} certains points ^{de l’une et de l’autre base.}

Toute cette manière de calculer le rapport ^{des deux} composantes

est bien de caractère empirique; ^{mais il} s’agissait justement ^de

trouver une méthode que l’expérience justifiât, ^vu que le problème théorique de l’induction d’un vase situé dans un champ magnétique

est absolument inaccessible à nos moyens analytiques.

Or, justement, ^en observant les déviations pour ^un grand ^nombre

de points ^sur les deux bases avec des formules obtenues ^comme je

l’ai exposé, je suis arrivé à des valeurs de l’angle ^{entre l’axe du vase}

et l’axe du champ, qui ^ne différaient de la valeur vraie que ^d’un

degré ^{ou d’un} degré ^{et demi au} plus.

Il faut ajouter que j’ai opéré ^{avec des vases de} formes diffé- rentes du cylindre, ^et qui resseinblaient à celles des vases anciens,

que j’allais ^{examiner dans la} suite; et, ^en inclinant convenablement les vases dans le four, j’ai donné difféi°entes valeurs à l’angle ^{de l’axe}

du vase avec le champ ; ^ce qui ^{revenait à faire} changer la valeur de l’inclinaison en supposant toujours ^{le vase vertical.}

J’insisterai encore sur la nécessité d’examiner successivement les deux bases par la ^même raison, qui ^{constitue la} difiiculté des mesures

magnétiques terrestres par déflection ; je ^veux dirè l’induction tem-

poraire ^du champ ^terrestre pendant ^{la mesure. Aussi la valeur de} l’inclinaison, que l’on aurait en examinant seulement une base, ^est

très incertaine.

Les longues ^et pénibles recherches préliminaires, ^dont j’ai exposé

ici seulement les résultats, m’avaient désormais mis en possession

d’une méthode d’examen magnétique, ^{et de} formules, qui ^me permet_

taient de déduire l’angle d’inclinaison. Aussi je ^suis passé ^{à l’étude}

des vases anciens, d’époque bien déterminable.

Résultats des observations ^SUY’ les vases anciens.

J’exposerai

brièvement ici les conclusions auxquelles je ^{suis arrivé, en} renvoyant

à mes publications originales le lecteur désireux de détails.

De l’examen des vases étrusques, qui ^{sont conservés au Musée de}

la Villa Giulia, ^à Rome, ^et de la riche collection privée ^{du comte} Faina, ^à Orvieto, ^il résulte que :

Au VIlle siècle avant l’ère chrétienne, l’inclinaison magnétique

666

dans l’Italie centrale avait une valeur très petite, ^{et, de} plus, ^elle

était australe (c’est-à-dire que l’extrémité la plus basse d’une aiguille magnétique ^{aurait été non le} pôle ^{nord, comme à} présent, ^{mais le} pôle sud); deux siècles plus tard, l’inclinaison avait une valeur très sensiblement nulle.

De l’examen des vases étrusques ^{conservés au musée} d’Arezzo, ^il

résulte que :

L’inclinaison dans la première ^{moitié du 1er siècle avant} l’ère chré- tienne avait, ^à Arezzo, ^à peu près ^{la même valeur} qu’aujourd’lmi ;

Des vases contenus dans le Musée de Naples, que :

A Pompéï, ^ou plus précisément ^dans l’endroit de fabrication des

vases pompéiens, l’inclinaison magnétique ^avait, peu ^avant la des- truction de la ville (79 ^ans après J.-C.), la valeur de 66°.

L’examen des vases attiques ^et corinthiens conservés dans les Musées de Florence, Naples ^et Syracuse, ^{m’a conduit aux résultats}

ivants :

Dans la période ^des premiers ^vases corinthiens et des attiques ^à figures ^{noires sur} fond rouge l’inclinaison était australe (vile ^siècle

avant J.-C.).

FIG. 2.

Peu après, peut-être ^au commencement du vie siècle, l’inclinaison était nulle et devint, après, boréale. Près de la fin de la période ^de

fabrication des vases attiques (fin ^{du Ve siècle avant} J .-C.), l’inclinai-

son était de près ^{de 20° et boréale.}

667

Il restait à connaître les variations de l’inclinaison entre le ve ei le 1er siècle, ^et j’ai espéré pouvoir utiliser les vases de la Campanie, ^de l’Apulie ^{et de} l’Etrurie. Malheureusement mes observations n’ont conduit qu’à ^une discussion sur les données des archéologues ; l’époque précise ^de la fabrication des vases qui ^{nous sont restés}

n’est pas connue avec une précision suffisante.

La courbe (fig. 2) représente ^{à peu} près, ^{et comme une} première approximation, les variations de l’inclinaison dans une période ^de

neuf siècles, c’est-à-dire. depuis ^{800 ans avant} Jésus-Christ jusqu’à

la fin du 1er siècle après Jésus-Christ.

Dans le vie siècle avant l’ère chrétienne, l’équateur magnétique passait par l’Italie centrale. On voit aussi que les oscillations de

l’aiguille d’inclinaison, ^{si ces} oscillations existent, ^{ont une} amplitude

très considérable.

Mes recherches ont porté, ^{comme on l’a vu, sur} la connaissance d’un seul élément du magnétisme terrestre. Mais il n’est pas inutile d’observer que, si l’on pouvait ^{retrouver des fours à} briques ^{anciens et} intacts, ^{une maison en} briques, qui ^{ait été} exposée ^{à un} grand ^incen-

die d’une époque ^{connue, on} pourrait facilement connaître aussi la va-

leur de la déclinaison en faisant des mesures tout autour de l’édifice . On pourrait espérer aussi arriver à quelque conclusion sur l’in- tensité du champ ^{terrestre en recuisant des vases anciens et en} comparant les intensités de magnétisation acquise, ^{ancienne et} actuelle; ^{mais des} mesures sur des vases cuits et recuits à plusieurs reprises m’ont montré que ^cette méthode conduirait à des résultats

trop incertain s .

REVUE DES TRAVAUX FRANÇAIS;

Comptes rendus de l’Académie des Sciences, ^1898.

A. PÉROT et Cti. FABRY. - Sur une nouvelle méthode de spectroscopie ^interfé-

rentielle et sur un spectroscope interférentiel.

C. R., ^t. CXXVI, p. ^{34 et} p. 331.

A. PÉROT et CH. FABRY. - Étude de quelques radiations par la spectroscopie interférentielle.

P. 407.

La méthode d’étude des radiations complexes par les larnes minces

argentées (1) ^{a été} appliquées ^{au cas} des radiations qu’ont employées

( 1) Voir J. de Pliys., ^3, série, ^t. VII, p. 317; 1898 : FABHY et PÉROT, Électromètro

absolu, pour petites difféJ’ences ^de potentiels.

^La séparation des radiations voi-

sines par les lames minces argentées ^est exposée ^aux pages 324 ^et 325.