ENCYCLOPÉDIE OU DICTIONNAIRE RAISONNÉ
DES SCIENCES, DES ARTS ET DES MÉTIERS

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Aiguille aimantée (Page 1:199)

Aiguille aimantée, est une lame d'acier longue & mince, mobile sur un pivot par son centre de gravité, & qui a reçu d'une pierre d'aimant la propriété de diriger ses deux bouts vers les poles du monde. Voyez Aimant.

Les meilleures aiguilles ont environ six pouces de longueur, deux lignes & demie de largeur vers le [p. 200] milieu, & deux lignes vers les extrémités; l'épalsseur doit être d'environ un sixieme de ligne.

On donne ordinairement aux aiguilles aimantées la figure d'une fleche, & on fait ensorte que ce soit la pointe qui se tourne du côté du nord. V. Pl. de physique, fig. 47. Mais il est plus avantageux que ces extrémités se terminent en une pointe qui ne soit point trop aigue, comme on voit dans la fig. 48. & il sera facile de désigner par les lettres N & S, qu'on gravera sur ces extrémités, les pointes qui doivent se diriger au nord & au sud. La chappe C doit être de laiton, soudée sur le milieu de l'aiguille, & creusée d'une forme conique, dont l'axe soit bien perpendiculaire à l'aiguille, & passe par son centre de gravité. Le style F qui doit servir de pivot, doit être d'acier bien trempé, exactement droit, délié & fixé perpendiculairement sur la base B. Enfin la pointe de ce style doit être extrèmement polie & terminée en une pointe un peu mousse.

Comme il est difficile de bien placer la chappe dans le centre de pragité, on tâchera de la mettre dans cette situation le plus exactement qu'il sera possible, & l'ayant mise ensuite sur son pivot, si on remarque qu'elle ne soit pas en équilibre, on en ôtera un peu du côté qui paroîtra le plus pesant.

Quoique la plûpart des lames d'acier qu'on emploie à cet usage, aient naturellement la propriété de se diriger vers les poles du monde, & qu'on puisse aider cette propriété naturelle en les trempant dans l'eau froide après les avoir fait rougir, & les faisant recuire peu à peu, il n'est cependant pas douteux qu'on ne doit compter que sur les aiguilles qui auront été aimantées par un bon aimant.

La meilleure maniere d'aimanter une aiguille, est de la fixer sur une table, & de poser sur son milieu de chaque côté de la chappe, le pole boréal d'un bon aimant, & le pole austral d'un autre, de maniere cependant que le pole boréal de l'aimant soit posé sur la partie de l'aiguille qui doit se tourner au sud, & le pole austral de l'autre aimant sur la partie qui doit se tourner vers le nord. Ensuite on coulera chacun de ces poles en appuyant fortement du milieu vers la pointe, & on réiterera cette opération quinze ou vingt fois, en observant d'éloigner un peu les pierres avant que de les approcher de la chappe; alors l'aiguille sera aimantée, & la partie qui aura été touchée par le pole austral de la pierre, se dirigera constamment vers le nord, & avec vivacité.

L'excellence de l'aimant avec lequel on touche l'aiguille, & la grande vertu magnétique qu'elle reçoit dans toutes les circonstances que nous venons de rapporter, sont qu'elle obéit plus facilement aux impressions magnétiques, & que les obstacles du frottement & de la résistance de l'air deviennent comme nuls: mais elle ne prend pas une meilleure direction que si elle eut été moins bien aimantée. En effet on observe que la direction des aiguilles qui n'ont jamais touché à l'aimant, ou qui ont été trempées après avoir été rougies, celles de toutes les especes d'aiguilles aimantées sur différentes pierres, de figures & de qualités différentes, & dans quelque partie du monde que ce soit; on observe, dis - je, que la direction de toutes ces aiguilles se fait uniformément suivant le même méridien magnétique particulier à chaque lieu. Voyez fig. 35. n°. 2.

Il est arrivé quelquefois que le tonnerre tombé auprès d'une aiguille aimantée, en a changé la direction, & même qu'il lui en a donné une directement contraire: mais ces accidens sont assez rares, & ne doivent point être comptés parmi ceux qui agissent sur l'aiguille aimantée, & qui en changent constamment la direction.

On seroit bien plus porté à croire que les mines de fer, dans le voisinage desquelles se trouveroit une aiguille aimantée, pourroient altérer sa vertu directive: on s'est assûré du contraire en mettant une aiguille très - mobile auprès d'un morceau d'excellente mine de fer, qui rendoit 23 livres de fer par chaque quintal, (110 livres) sans que l'aiguille en ait été sensiblement dérangée. Mais il y a d'autres causes inconnues, dépendantes sans doute des météores, qui dérangent sensiblement l'aiguille aimantée: par exemple, à la latitude de 41d 10'du nord & à 28 de longitude du cap Henri en Virginie, le 2 Septembre 1724, l'aiguille aimantée devint d'une agitation si grande, qu'il fut impossible de se servir de la boussole pour faire la route; & on eut beau mettre plusieurs aiguilles en différens endroits du vaisseau, & en aimanter quelques - unes de nouveau, la même agitation continua & dura pendant plus d'une heure, après quoi elle se calma, & l'aiguille se dirigea comme à l'ordinaire.

Il y a quelque apparence que le grand froid détruit, ou du moins suspend la vertu directive de l'aiguille aimantée. Le Capitaine Ellis rapporte dans son voyage à la Baie d'Hudson, qu'un jour que son vaisseau étoit environné de beaucoup de glace, ses aiguilles aimantées perdirent entierement leur vertu directive; que pendant que l'une suivoit une certaine direction, l'autre en marquoit une toute différente, & que pas une ne resta long - tems dans la même direction; qu'il tâcha de remédier à ces accidens, en touchant ses aiguilles à un aimant artificiel: mais qu'il y perdit ses peines, & qu'elles perdoient en un moment la vertu qu'elles acquéroient par ce moyen; & qu'il fut bien convaincu après plusieurs essais, que ce dérangement des aiguilles ne pouvoit être corrigé par l'attouchement de l'aimant; que le moyen qui lui réussit le mieux pour remédier à cet accident, fut de placer ses aiguilles dans un lieu chaud, où elles reprirent effectivement leur activité, & pointerent juste comme à l'ordinaire: d'où il conclut que le froid excessif causé par les montagnes de glace dont il étoit environné, en resserrant trop les pores des aiguilles, empêchoit les écoulemens de la matiere magnétique de les traverser, & que la chaleur dilatant ces mêmes pores, rendoit la liberté au passage de cette même matiere.

Lorsqu'on place une aiguille aimantée sur une bonne méridienne, ensorte que son pivot soit bien perpendiculaire & dans le plan de cette méridienne, & qu'on la laisse ensuite se diriger d'elle - même suivant son méridien magnétique, on observe qu'elle ne se dirige pas exactement vers les poles du monde, mais qu'elle en décline de quelques degrés, tantôt à l'est, tantôt à l'ouest, suivant les différens lieux, & en différens tems dans le même lieu.

La découverte de cette déclinaison de l'aiguille aimantée, a suivi de peu de tems celle de sa direction. Il étoit naturel de chercher à approfondir les circonstances de cette vertu directive, & en la mettant si souvent sur la ligne méridienne, on se sera bientôt apperçû qu'elle déclinoit. Thevenot assure dans ses voyages avoir vû une lettre de Pierre Adsiger, écrite en 1269, dans laquelle il est dit que l'aiguille aimantée déclinoit de cinq degrés: & M. de Lisle le Géographe possedoit un manuscrit d'un Pilote de Dieppe nommé Crignon, dédié en 1534 à Sebastien Chabot, Vénitien, dans lequel on fait mention de la déclinaison de l'aiguille aimantée; cependant on fait honneur de cette découverte à Chabot lui - même, à Gonzales de Oviedo, à Robert Normann, à Dalancé, & autres.

Il paroît au reste que cette découverte étoit très connue dans le XVI. siecle; car Hartmann l'a observée en Allemagne de 10d 15'en l'année 1536. Dans le commencement on attribuoit cette déclinaison de l'aiguille à ce qu'elle avoit été mal aimantée, ou à [p. 201] ce que la vertu magnétique s'affoiblissoit: mais les observations réitérées ont mis cette vérité hors de doute.

La variation de la déclinaison, c'est - à - dire, ce mouvement continuel dans l'aiguille aimantée, qui fait que dans une même année, dans le même mois, & même à toutes les heures du jour, elle se tourne vers différens points de l'horison; cette variation, dis - je, paroît avoir été connue de bonne - heure en France. Les plus anciennes observations sont celles qui ont été faites en 1550 à Paris; l'aiguille déclinoit alors de 8d vers l'est, en 1580 de 11d 30'vers l'est, en 1610 de 8d o'vers l'est, jusqu'à ce qu'en 1625 Gellibrand a fait en Angleterre des observations très - exactes sur cette variation.

Nous joignons ici la table des différens degrés de déclinaison de l'aiguille aimantée, faites à Paris, surtout à l'Observatoire Royal.

Table des différens Degrés de Déclinaison de l'Aiguille aimantée, observés à Paris.
[omission: table; to see, consult fac-similé version]

Pour observer commodément la déclinaison de l'aiguille aimantée, il faut tracer d'abord une ligne méridienne bien exacte sur un plan horisontal, dans un endroit qui soit éloigné de murs, ou des autres endroits où il pourroit y avoir du fer; ensuite on placera sur cette ligne la boîte graduée d'une aiguille bien suspendue sur son axe, ensorte que le point O de la graduation soit tourné & posé bien exactement sur la méridienne du côté du nord. On aura soin que la boîte soit bien horisontale sur le plan, & que rien n'empêche la liberté des vibrations de l'aiguille; alors l'extrémité B de l'aiguille marquera sa déclinaison, qui sera exprimée par l'arc compris depuis O jusqu'à l'endroit vis - à - vis duquel l'aiguille est arrêtée. Voyez fig. 37. n° 2.

Les observations qu'on a faites sur la déclinaison de l'aiguille aimantée, ont mis à portée de découvrir son inclinaison, c'est - à - dire, cette propriété qu'elle a de s'incliner vers un des poles du monde plûtôt que vers un autre. En effet si on construit une aiguille qui soit parfaitement en équilibre sur son pivot avant que d'être aimantée, c'est - à - dire, que son plan soit bien parallele à l'horison, dès qu'elle aura été aimantée, elle cessera d'être en équilibre, & s'inclinera dans notre hémisphere vers le pole boréal & vers le pole austral dans l'hémisphere méridional de notre globe.

Cette inclinaison est d'autant plus considérable, que l'aiguille est plus proche des poles du monde, & d'autant moindre, qu'elle est proche de l'équateur, ensorte que sous la ligne l'aiguille est parfaitement horisontale. Cette inclinaison au reste varie dans tous les lieux de la terre comme la déclinaison; elle varie aussi dans tous les tems de l'année & dans les différentes heures du jour; & il paroît que les variations de cette inclinaison sont plus considérables que celles de la déclinaison, & pour ainsi dire indépendantes l'une de l'autre. On peut voir dans la fig. 35. n°. 3. de quelle maniere on dispose l'aiguille pour observer son inclinaison. Mais on n'a pas été long - tems à s'appercevoir qu'une grande partie de cette variation dépendoit du frottement de l'axe sur lequel l'aiguille devoit tourner pour se mettre en équilibre; car en examinant la quantité des degrés d'inclinaison d'une aiguille mise en mouvement & revenue à son point de repos, on la trouvoit tout - à - fait variable, quoique l'expérience fût faite dans les mêmes circonstances, dans la même heure, & avec la même aiguille: d'ailleurs on a fait différentes aiguilles avec tout le soin imaginable; on les a faites de même longueur & épaisseur, du même acier; on les a frottées toutes également & de la même maniere sur un bon aimant; ç'a été par hasard quand deux se sont accordées à donner la même inclinaison; ces inégalités ont été quelquefois à 10 ou 12 degrés: ensorte qu'il a fallu absolument chercher une méthode de construire des aiguilles d'inclinaison exemptes de ces inégalités. Ce problème a été un de ceux que l'Académie des Sciences a jugé digne d'être proposé aux plus habiles Physiciens de l'Europe; & voici les regles que prescrit M. Dan. Bernoulli qu'elle a couronné.

1°. On doit faire ensorte que l'axe des aiguilles soit bien perpendiculaire à leur longueur, & qu'il passe exactement par leur centre de gravité.

2°. Que les tourillons de cet axe soient exactement ronds & polis, & du plus petit diametre que le permettra la pesanteur de l'aiguille.

3°. Que cet axe roule sur deux tablettes qui soient dans un même plan bien horisontal, très - dur & très poli. Mais comme l'inflexion de l'aiguille, & la difficulté de placer cet axe exactement dans le centre de gravité, peut causer des erreurs sensibles dans l'inclinaison de l'aiguille aimantée, voici la construction d'une nouvelle aiguille.

On en choisira une d'une bonne longueur, à laquelle on ajustera un axe perpendiculaire, & dans le centre de gravité le mieux qu'il sera possible; on aura un petit peids mobile, comme de 10 grains, pour une aiguille qui en pese 6000, & on approchera ce petit poids auprès des tourillons jusqu'à environ la 20e partie de la longueur d'une des moitiés; ensuite on mettra l'aiguille en équilibre horisontalement avec toute l'attention possible; & lorsqu'elle sera en cette situation, on marquera le lieu du petit poids: alors on l'éloignera des tourillons vers l'extrémité de l'aiguille jusqu'à ce qu'elle ait pris une inclinaison de 5 degrés. On marquera encore sur l'aiguille le lieu du petit poids, & on le reculera jusqu'à ce que l'inclinaison soit de 10 degrés, & ainsi de suite en marquant le lieu du petit poids de cinq [p. 202] en cinq degrés. Après ces préparations on aimantera l'aiguille, en observant que le côté auquel est attaché le petit poids, devienne le pole boréal pour les pays où la pointe méridionale de l'aiguille s'éleve, & qu'il soit au contraire le côté méridional pour les pays où la pointe méridionale s'éleve au - dessus de l'horison.

La maniere de se servir de cette boussole d'inclinaison consiste à mettre d'abord le petit poids à la place qu'on présumera convenir à peu près à la véritable inclinaison de l'aiguille; après quoi on l'avancera ou reculera jusqu'à ce que l'inclinaison marquée par l'aiguille s'accorde avec celle que marque le petit poids, & de cette maniere l'inclinaison de l'aiguille sera la véritable inclinaison.

L'action de l'aimant, du fer & des autres corps magnétiques mis dans le voisinage d'une aiguille aimantée, est capable de déranger beaucoup sa direction: il faut bien se souvenir que l'aiguille aimantée est un véritable aimant qui attire ou est attiré par le fer & les corps magnétiques, suivant cette loi uniforme & constante, que les poles de différens noms s'attirent mutuellement, & ceux de même nom se repoussent: c'est pourquoi si on présente une aiguille aimantée à une pierre d'aimant, son extrémité boréale sera attirée par le pole du sud de l'aimant, & la pointe australe par le pole du nord; au contraire le pole du nord repoussera la pointe boréale, & le pole du sud repoussera pareillement la pointe australe. La même chose arrivera avec une barre de fer aimantée, ou simplement avec une barre de fer tenue verticalement, dont l'extrémité supérieure est toûjours un pole austral, & l'extrémité inféieure un pole boréal. Mais ce dernier cas souffre quelques exceptions, parce que les poles d'une barre de fer verticale ne sont pas les mêmes par toute la terre, & qu'ils varient beaucoup en cette sorte.

Dans tous les lieux qui sont sous le cercle polaire boréal & le 10e degré de latitude nord, le pole boréal de l'aiguille aimantée sera toûjours attiré par la partie supérieure de la barre, & la pointe du sud par la partie inférieure; & on aura beau renverser la barre, la pointe boréale de l'aiguille sera toûjours attirée par le bout supérieur quel qu'il soit, pourvû que la barre soit tenue bien verticalement. A la latitude de 9d 42'N. la pointe australe de l'aiguille étoit fortement attirée par l'extrémité inférieure de la barre: mais la pointe boréale n'étoit pas si fortement attirée par la partie supérieure qu'auparavant.

A 4d 33'de latitude N. & 5d 18'de longitude du cap Lésard, la pointe boréale commençoit à s'éloigner de la partie supérieure de la barre, & la pointe australe étoit encore plus vivement attirée par le bas de la barre.

A od 52'de latitude méridionale, & 11d 52'à l'occident du cap Lésard, la pointe boréale de l'aiguille n'étoit plus attirée par le haut de la barre, non plus que par sa partie inférieure; la pointe australe se tournoit toûjours vers la partie inférieure, mais moins fortement.

A la latitude de 5d 17'méridionale, & 15d 9'de longitude du cap Lésard, la pointe méridionale se tournoit vers l'extrémité inférieure de la barre d'environ deux points; & lorsqu'on éloignoit la barre, l'aiguille reprenoit sa direction naturelle après quelques oscillations: mais le même pole de l'aiguille ne se tournoit point du tout vers le bord supérieur de la barre, & la pointe septentrionale n'étoit attirée ni par le bord supérieur, ni par l'inférieur; seulement en mettant la barre dans une situation horisontale & dans le plan du méridien, le pole boréal de l'aiguille se dirigeoit vers l'extrémité tournée au sud, & la pointe australe vers le bout de la barre tourné du côté du nord, ensorte que l'aiguille s'écartoit de sa direction naturelle de 5 ou 6 points de la boussole, & non davantage: mais en remettant la barre dans sa situation perpendiculaire, & mettant son milieu vis - à - vis de l'aiguille, elle suivoit sa direction naturelle comme si la barre n'y eût point été.

A la latitude de 8d 17'N. & à 17d 35'ouest du cap Lésard, la pointe boréale de l'aiguille ne se tournoit plus vers la partie supérieure de la barre, au contraire elle la fuyoit: mais le pole austral se détournoit un peu vers le bord inférieur, & changeoit sa position naturelle d'environ deux points: mais en mettant la barre dans une situation inclinée, de maniere que le bout supérieur fût tourné vers la pointe australe de l'aiguille, & le bout inférieur vers sa pointe boréale, celle - ci étoit attirée par le bout inférieur: mais lorsqu'on mettoit le bout superieur vers le nord, & le bout inférieur vers le sud, la pointe boréale fuyoit celui - ci; & si on tenoit la barre tout - à - fait horisontalement, il arrivoit la même chose que dans les observations précédentes.

A 15d o'de latitude sud, & 20d o'de longitude occidentale du cap Lésard, le pole austral de l'aiguille a commencé à regarder le bout supérieur de la barre, & la pointe boréale s'est tournée vers le bout inférieur d'environ un point de la boussole: mais en tenant la barre horisontalement, le pole boréal s'est tourné vers le bout de la barre qui regardoit le sud, & vice versâ.

A 20d 20'de latitude sud, & 19d 20'de longitude occidentale du cap Lésard, la pointe australe de l'aiguille s'est tournée vers le haut bout de la barre, & la pointe boréale vers le bout inférieur, & assez vivement; ensorte que l'aiguille s'est dérangée de sa direction naturelle d'environ quatre points.

Enfin à 29d 25'de latitude méridionale, & 13d 10'de longitude occidentale du méridien du cap Lésard, les mêmes choses sont arrivées plus vivement, & cette direction a continué d'être réguliere jusqu'à une plus grande latitude méridionale.

Il paroît donc que la vertu polaire d'une barre de fer que l'on tient verticalement, n'est pas constante par toute la terre comme celle de l'aimant ou d'un corps aimanté; qu'elle s'affoiblit considérablement entre les deux tropiques, & devient presque nulle sous la ligne; & que les poles sont changés réciproquement d'un hémisphere à l'autre. Cet article nous a été fourni par M. le Monnier, Medecin, de l'Académie Royàle des Sciences. Voyez Aimant.


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