 
Études gravitationnelles et sismiques
L’Observatoire fédéral avait une autre mission, comme l’indiquait le comportement de certains employés qui, plutôt que de scruter le ciel au-dessus du dôme de l’Observatoire, se rendaient au sous-sol pour étudier les variations gravitationnelles et les activités sismiques. L’Observatoire s’est joint à un réseau mondial croissant de centres utilisant des sismographes pour détecter les tremblements de terre et déterminer, grâce aux renseignements obtenus, l’emplacement des activités sismiques. Le Musée possède quelques sismographes parmi les premiers fabriqués mais aucun ne provenant de l’Observatoire fédéral.
Par contre, le Musée a dans sa collection quelques exemples d’appareils de gravité. Le plus ancien est l’appareil de gravité de type Mendenhall (1987.2133), fabriqué par George N. Saegmuller de Washington, DC. Cet appareil avait été inventé en 1889-1890 par T. C. Mendenhall, de la United States Coast and Geodetic Survey. Les pendules (1993.0234) utilisés dans les appareils de ce type ont aussi été fabriqués par Saegmuller. Leur surface dorée permettait de minimiser la corrosion et l’absorption de l’humidité ou d’autres contaminants qui auraient pu modifier leur masse. Au Canada, les premières mesures de la gravité ont été prises avec cet appareil par Otto Klotz en août 1902. Celui-ci s’est déplacé d’une côte à l’autre du Pacifique à l’occasion de la liaison du Canada à l’Australie par cable sous-marin, prenant des mesures de gravité en cours de route, par exemple à Tahiti. Mais les activités systématiques continues au Canada n’ont commencé qu’en 1912. Selon Klotz, il fallait avoir beaucoup de temps et des connaissances considérables pour apprendre à installer l’appareillage sur le terrain.
Appareil de gravité de
type Mendenhall (MSTC 1987.2133.1) employé un peu partout au Canada et dans le Pacifique par Otto Klotz. |
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Le scientifique utilisait plusieurs pendules différents (MSTC 1993.0234) dans la chambre à succion du boîtier pour déterminer la valeur « g » selon le temps que mettaient les pendules à effectuer un nombre donné de mouvements aller-retour. |
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On mesurait le temps à l’aide d’un chronomètre de marine adapté à la tâche (MSTC 1987.2132). En réaction à une gravité supérieure à 1 g, les pendules bougent un peu plus vite. |
On montait les pendules fabriqués avec précision un à la fois dans la chambre, qui était évacuée pour minimiser les variations de température et protéger l’appareil contre le vent. Les pendules mesurent 0,5 mètre de long et leur mouvement prend exactement une demi-seconde à 1 g (la valeur de la gravité à la surface de la Terre à une distance égale au rayon moyen de la Terre). Aux endroits où la gravité est supérieure ou inférieure à 1 g, le pendule bouge plus rapidement, dans le premier cas, ou plus lentement, dans l’autre. Par exemple, s’il y a concentration de masse sous l’appareil, comme un dépôt de fer ou de nickel, le mouvement des pendules est plus rapide. La période est mesurée à l’aide d’un chronomètre (1987.2132, Ulysse Nardin, Suisse). Grâce à des soins méticuleux, les pendules de belle facture employés avec cet appareillage ont pu être utilisés jusque dans les années 1970 avec des appareils plus modernes.
A. H. Miller avec la balance de torsion Askania (MSTC 1987.2131) et son abri portatif. L’Askania a remplacé la balance Medenhall à la fin des années 1920.
| Le Musée compte dans sa collection l’une des deux balances de torsion utilisées à partir du début des années 1920 par A. H. Miller, de la Commission géologique du Canada, dans le cadre du tout premier levé gravimétrique à grande échelle réalisé au pays. Les levés de ce genre permettaient entre autres choses de repérer des masses de minéraux pour l’industrie minière en émergence au Canada. La balance de torsion Askania du Musée (1987.2131, période 1925-1928) sert à enregistrer les observations à l’aide de photographies et à faciliter les observations visuelles. Deux barres sont suspendues et ajustées de manière à être exactement parallèles. Chacune d’elles supporte deux poids lourds, l’un placé sur la barre et l’autre suspendu à l’extrémité opposée. À 1 g, les barres demeurent parallèles mais, si elles sont installées à un endroit où la gravité est supérieure ou inférieure à 1 g, les poids placés sur les barres font légèrement tourner celles-ci, en raison de leur gravitation mutuelle. Un faisceau lumineux et des miroirs offrent une vue rapprochée de la déflexion et la lecture directe de la valeur « g ».
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