La  terrella de Gilbert, un modèle       du  magnétisme terrestre

Il commença par lire et examiner toute la littérature existante à l'époque , c'était plutôt maigre. Ensuite, il conçut et réalisa ses propres expériences, pas uniquement sur les forces magnétiques, mais aussi sur les forces électriques, sentant que d'une certaine manière ces 2 types de forces étaient liées.  Ses études comprenaient à la fois des aimants naturels "pierre de magnétite" et du fer magnétisé artificiellement.  Il comprit également complètement le magnétisme induit, c.à.d. le fait qu'un morceau de fer magnétisé prend temporairement  toutes les propriétés d'un aimant permanent quand on le place contre lui.

Les expériences de Gilbert avec sa "terrella" sphérique (petite terre)  confirmèrent sa thèse, qui devint sa grande découverte: le mystérieux comportement de l'aiguille de la boussole à pointer dans une direction déterminée provient de ce que" la Terre elle-même est un aimant géant".

William Gilbert

Professionellement, William Gilbert (1544-1603) était un médecin réputé, il fut nommé en 1601 médecin de la reine Elisabeth 1er. Celle-ci mourut deux ans plus tard et Gilbert, lui-même, décèda un peu après de la peste, dont Londres était souvent affligée. La passion de sa vie fut cependant le magnétisme, et le "De Magnete", divisé en 6" livres", fut sa plus grande oeuvre.  Edward Wright, qui écrivit une introduction au "De Magnete" , lui fit remarquer, à juste titre:
"... Croyez-moi...vos livres sur l'aimant vous rendront plus célèbre qu'un grand monument à votre gloire. "
Le "De Magnete"  fut rédigé en latin,  deux excellentes traductions existent, celle de Paul Fleury Mottelay (1893) toujours éditée actuellement (Dover Books, $13.95) et une traduction plus prestigieuse de Silvanus Thompson (1900) qui est la source des citations utilisées ici. Même traduite, l'oeuvre est un défi, avec des phrases complexes et des paragraphes qui s'étendent sur des pages. Tout au long de son ouvrage, Gilbert se débat avec son sujet d'étude, tentant d'imposer un sens à sa recherche, essayant d'apporter de la logique à des observations et à des déclarations contradictoires. Il s'agit d'une démarche scientifique à l'état brut: Newton à pût se hisser sur les épaules de géants,  Gilbert, lui, dût tout construire à partir du néant.

Les errances...
Une fois que les réponses sont connues, on ne peut plus se replonger dans le brouillard de l'ignorance, la frustration de ne pas savoir, de ne pas arriver à perçevoir un lien clair entre les différents phénomènes... La lecture du "De Magnete" est peut-être l'activité qui nous permette de mieux comprendre l'inconfort de la situation intellectuelle vécue par Gilbert. Il remarqua clairement que le fer en fusion était peu magnétique et que de longues barres de fer possèdaient des pôles magnétiques à leurs extrêmités. Pourquoi et comment? La réponse nous est facile maintenant: le fer en fusion capte le champ magnétique terrestre qui l'entoure alors qu'il se refroidit au delà du point de Curie.  Ces lignes de champ sont canalisées par sa forme allongée, créant un effet concentré à ses extrêmités... mais à l'époque!

Cependant, toutes les assertions de Gilbert n'ont pas résisté à l'épreuve du temps.  Il pensait que le magnétisme terrestre et la rotation de la Terre avaient une cause commune: le fait que le nord magnétique et le nord astronomique étaient si proches l'un de l'autre semblait une trop grande coincidence que pour être dû au hasard.  Cette idée, pûrement spéculative, quoique rejetée aujourd'hui, connut un regain d'intérêt dans les années "1950" grâce à  P.M. Blackett. Concernant la rotation de la terre, Gilbert n'eut jamais aucun doute. D'autres, à son époque, considéraient la Terre comme le centre de la création, autour de laquelle les étoiles tournaient.  Gilbert, lui, avait calculé la vitesse correspondante de la voute céleste et l'avait trouvée incroyablement grande.  Il ne faut pas oublier que l'année 1600 fut aussi l'année durant laquelle Giordano Bruno fut brûlé sur le bucher.  Les assertions concernant la rotation de la Terre devaient convenir aux religieux.  Edward Wright, dans son introduction, s'en tirait de cette manière : "Ni ces choses citées dans les saintes écritures ne paraissent spécialement opposées à la doctrine de la mobilité de la Terre; ni il ne parait de l'intention de Moïse et des prophètes d'avoir promulgé des précisions mathématiques ou physiques , mais plutôt de s'adapter à la compréhension du commun des peuples et à leur manière de s'exprimer, comme une "nurse" s'adapte aux enfants, et ne doit pas s'attarder à tous les détails".

Si rotation et magnétisme allaient de pair, comment se fait-il que l'aiguille de la boussole pointait si rarement le nord, mais montrait une petite variation, aujourd'hui nommée "déclinaison magnétique".  De manière assez ingénieuse, Gilbert fit la proposition suivante: si la Terre avait été une sphère parfaite, les deux directions auraient toujours coincidés, cependant la Terre n'est pas parfaitement sphérique; l'océan atlantique forme un évidement à sa surface (l'eau apparement ne contribue pas au magnétisme) tandis que l'Europe et l'Afrique à l'est, l'Amérique à l'ouest sont plus hauts que la surface moyenne et peuvent augmenter l'attraction magnétique.. 

La pierre de magnétite "déformée" de Gilbert

"Prenons une pierre de magnétite sphérique, quelque peu imparfaite dans une de ses parties et rendue plus disymétrique encore par enlèvement de matière, tel que nous pouvons l'obtenir en érodant sa surface pour que celle-ci forme un évidement qui ressemble à l'océan atlantique "

"A moins qu'il y ait une dissolution d'un continent et effondrement des terres comme dans l'Atlantis de Platon, la variation continuera, immuable... " 

Voici, par exemple, la façon dont Gilbert exprime son idée sur l'utilisation de l'inclinaison angulaire magnétique dip angle (son terme à lui est la "déclinaison") pour déduire la latitude en mer quand les cieux sont obscurcis: 

"Vous verrez combien on est loin de la science magnétique improductive, combien il est agréable, utile et divin (génial) que les marins puissent s'orienter malgré les nuages, sans l'aide des étoiles, mais grâce à un petit effort et un petit instrument qui permette de calculer la latitude".

  Et à propos de la magie des bracelets magnétiques, pour ceux qui y croient, voici le conseil de Gilbert: 

"L'application de pierre de magnétite pour soigner les maux de têtes fait autant d'effet qu'un casque en fer." 

A propos du contexte:   Londres en 1600

Prochain arrêt:    En savoir plus sur le "De Magnete"

Prochain arrêt possible:   Le magnétisme de Gilbert à 1820