Sur la mesure de l'intensité du champ magnétique terrestre et la distribution du magnétisme dans les aimants

摘要

La mesure de l''intensité du champ magnétique terrestre, le plus souvent de sa composante horizontale H, représente une part importante des travaux des géomagnéticiens de 1830 à la fin du XIXe siècle. Elle est demeurée difficile, à la précision requise de 10~(-9) T (1 nT ou 1 γ), jusqu''à l''avènement des magnétomètres à protons et à pompage optique dans les observatoires magnétiques, vers 1955. La détermination de H consistait jusqu''alors à mesurer l''interaction de deux barreaux aimantés, soit par des mesures de temps d''oscillation, soit par des mesures de déviation angulaire. C''est indiscutablement Poisson qui proposa le premier, en 1825, le principe général de la mesure. Mais Gauss, quelques années plus tard, devait mettre en œuvre, avec succès, sa fameuse méthode d''oscillation-déviation, exposée depuis dans tous les manuels de physique. Le calcul des couples mutuels exercés par les barreaux dépend de la distribution, tridimensionnelle, de l''aimantation dans chacun d''entre eux. Faute de les connaître avec une précision suffisante, Poisson, Gauss et leurs successeurs ont montré comment mener les calculs en faisant un nombre minimal d''hypothèses sur ces distributions. Des savants, notamment français, se sont cependant penchés sur «la distribution du magnétisme dans les aimants », tels qu''ils étaient fabriqués et aimantés à leur époque. Le premier d''entre eux fut Coulomb. Nous retraçons brièvement l''histoire de la mesure de H et des recherches sur les aimants au XIXe siècle, puis nous donnons les résultats d''expériences faites à l''observatoire de Chambon-la-Forêt, à l''aide d''un théodolite Brunner de 1880, qui présentent sous un jour nouveau la vieille question de la « distribution du magnétisme » dans les barreaux aimantés.%The measurement of the horizontal component, H, of the geomagnetic field represents an important part of geomagneticians work from 1830 to the end of the 19th century. This measurement remained difficult at the required accuracy of 10~(-9) T (1 nT or 1 γ), till the advent of proton and optical pumping magnetometers in geomagnetic observatories, around 1955. The measurement of H consisted in determining the mutual torque between two cylindrical magnets, by measuring either oscillation periods or angular deviations. Poisson was the first, indisputably, to propose the general principle of the measurement, in 1825. But Gauss, some years later (1832), successfully operated his famous oscillation-deviation method, described since then in all the elementary manuals of physics. The computation of the mutual torque depends on the tri-dimensional distribution of the magnetization in each one of the magnets. In the absence of an accurate-enough knowledge of these distributions, Poisson, Gauss, and their successors showed how to make the computations with a minimum number of hypotheses on them. Nevertheless physicists, in particular French ones, worked on the 'distribution of magnetism' in magnets; the first of them was Coulomb. We come back to this question through experiments conducted in the magnetic observatory of Chambon-la-Foret, France.