inquiries are more consistent with the existence of a common cause, which affects the sun and the magnets on the earth. The question, however, was raised some time since by Professor Garibaldi, and more recently by Sir Norman and Dr. Lockyer, as to whether prominences may not supply the place of sun-spots in those cases in which a great magnetic storm is unaccompanied by any spot. The curve of frequency of great magnetic storms is exactly coincident with that of solar prominences in high latitudes; also, sun-spots do not occur in such latitudes. Hence it would seem that to prominences should be attributed a special efficacy in the causation of magnetic storms. But it may be argued, in the contrary sense, that this coincidence is due to the fact that at times of solar-spot maximum activity the disturbance on the sun is general, and extends to greater distances from the actual regions of the spots, both prominences and coronal streams moving to higher latitudes with the advance of the sun-spot cycle. Moreover, it is known that the profile area of prominences, and their curve of frequency, conforms to that of sun-spots. Hence it would appear that prominences cannot in general be isolated from sun-spots as phenomena which are particularly active in influencing terrestrial magnetism. But the question still remains whether particularly large and violently eruptive prominences may not be effective in causing magnetic storms in the absence of spots. The only method of answering this question would be to make a detailed study of individual prominences that are in any way noteworthy, and of the magnetic storms, to see whether any such relationship subsists. As a contribution to such an investigation, two years have been dealt with, for which very full observations of prominences have been published by Father Fenyi, of Kalocsa, with detailed accounts of the larger and more noteworthy eruptions. The years 1887-88 were also years of minimum sun-spots, so that it would be easier to trace the connections, if any, which might exist between prominences and magnetic storms in the absence of spots. A list of forty-eight prominences was made from the observations, which were either violently eruptive or distinguished by great displacements of spectrum lines in the line of sight, or attained a height of over 100′′. It was found that twenty-nine of these were either immediately associated with spots or faculæ, or occurred in the spot-zones, this class including all the metallic prominences. As regards the magnets, the maximum diurnal range of the declination was measured in each case from the Stonyhurst curves. On only one of the dates on which a high prominence was observed was there a magnetic storm, and, allowing three days before and after each observation of a prominence, there were only nine active disturbances of the magnets which occurred during such periods. In no single case can a magnetic storm be with certainty associated with any given prominence, and great prominences have occurred, with very large displacements of lines and violently eruptive activity, without any answering swings of the needles. As with the spots, so too with the prominences, the efficiency in the causation of magnetic storms, if such exists, is exerted irregularly and capriciously. It is the general disturbance of the sun and his surroundings which affects the earth's magnetism, and not any particular manifestation of spot or prominence.

6. Comparison of the Spectrum of Nitrogen and of the Aurora.
By Dr. A. PAULSEN.

On m'a fait l'honneur, pendant mon séjour ici, de me demander de vouloir présenter à la Section d'Astronomie et de Météorologie de la British Association une photographie d'un spectre de l'aurore polaire que l'expédition danoise pour explorer l'aurore polaire a pris pendant son séjour dans le nord d'Islande dans l'hiver 1899-1900.

Avant de vous montrer cette photographie je pense que peut-être il pourrait être utile de faire quelques remarques sur la méthode et les instruments que nous avons employés et du caractère en général du spectre.

Sur ma demande le gouvernement danois m'a donné des moyens pour explorer

l'aurore polaire, phénomène qui pendant mon séjour au Groenland, il y a main. tenant 20 années, a attiré mon plus vif intérêt.

Quant au bout de ces recherches, l'examen du spectre de l'aurore polaire était une recherche du premier ordre. La zone où se développe les phénomènes auroraux dans leur plus grande fréquence, leur plus grande intensité et richesse de forme est loin des observatoires où on s'occupe des recherches spectrographiques des phénomènes célestes. L'apparition d'une aurore y est un phénomène rare, et l'apparition d'un tel phénomène pendant quelques heures d'une seule nuit, sous les latitudes moyennes, ne satisfait pas pour faire des recherches photographiques de son spectre. Excepté pour la ligne jaune-verdâtre découverte par Ångström, les longueurs d'onde des autres lignes ne sont pas bien déterminées par des recherches avec un spectromètre à vision directe. Et cela se comprend. Ce n'est que la ligne principale qu'on voit toujours quand une aurore apparaît; aussi la longueur d'onde de cette ligne est-elle exactement déterminée. Les autres lignes, au moins celles qui apparaissent dans la partie lumineuse du spectre, ne se voient pas toujours. Toujours très faible elles n'apparaissent généralement que dans quelques moments pour bientôt disparaître. Aussi la détermination de leurs longueurs d'onde diffère tant qu'on pourrait être porté à croire que les différentes aurores présentent des spectres différents.

A peu près d'un an avant mon départ pour l'Islande M. le professeur Pickering en Amérique avait trouvé par voie photographique deux ou trois lignes dont la plus intense avait une longueur d'onde de 390 m. environ. M. Pickering n'avait pas employé pour ses recherches un spectrographe construit particulièrement dans ce but, ce qui me donna un bon espoir pour mes recherches avec des spectrographes construits particulièrement pour la lueur de l'aurore polaire.

Comme spectrographes je me suis servi de deux appareils. Dans l'un des spectrographes le prisme était en spath d'Islande et les lentilles, non-achromatiques, en quartz. Je dois aux bons conseils de M. Mascart la bonne construction de cet appareil. C'est sur la proposition de M. Mascart qu'on a employé un prisme de spath d'Islande, qui a un grand pouvoir dispersif. Aussi M. Mascart a-t-il trouvé d'être bon d'employer des lentilles de quartz non-achromatiques pour éviter la perte de lumière provoquée par la réflexion des surfaces des deux lentilles. Puisque je ne me suis pas préparé à Copenhague à faire une lecture dans une des séances de l'Association Britannique je ne puis vous donner la mesure exacte de la longueur focale de la lentille du collimateur et de celle de l'objectif de la lunette. La longueur focale est la même pour ces deux lentilles, de sorte que l'image de la fente est de même grandeur que celle de la fente elle-même.

Nous nous sommes aussi servi d'un autre spectrographe construit par M. Scheiner de Potsdam. Les lentilles et le prisme de cet appareil sont d'un flint très pur. Le spectrographe de M. Scheiner a une puissance lumineuse plus grande que celui de l'autre appareil. On peut avec ce spectrographe photographier des lignes jusqu'à une longueur d'onde aux environs de la ligne O dans le spectre solaire. Je profite de l'occasion pour remercier encore M. Scheiner pour cet excellent appareil. Avant mon départ de Copenhague je n'osais pas à me fier seulement à un spectrographe à lentilles de quartz, à cause du diamètre nécessairement très petit des lentilles. Heureusement tous les deux instruments nous ont fourni de bons résultats.

Les appareils étaient construits de sorte qu'on pouvait toujours diriger par viser la fente du spectroscope contre le point du ciel où l'aurore se manifesta avec la plus grande intensité. Pendant les nuits à aurore on était donc toujours occupé à tourner le spectromètre. En outre on examinait le spectre des aurores qui apparaissent aux diverses parties du ciel avec un petit spectroscope de poche, pour voir dans quelles parties de l'aurore se montraient le plus grand nombre de lignes.

La première fois que nous exposâmes les instruments pour prendre des photographies de l'aurore fut au noël de 1899. Après une longue série de jours à mauvais temps venait une nuit à ciel pur; par conséquent nous posâmes les instruments sur place, les fentes ouvertes. Mais on n'aperçut toute cette nuit aucune aurore proprement dit. Vint ensuite une série de jours à neige; les

instruments, qui étaient toujours posés sur un pilier en plein air, furent couverts d'une caisse. Quand au courant d'une semaine le temps ne s'améliora pas nous nous estimions pour bon de remplacer les plaques avec de nouvelles. Notre surprise fut donc grande en développant les plaques d'apercevoir quatre lignes dont les deux étaient découvertes déjà par M. Pickering, les deux autres étaient des lignes nouvelles. Les longueurs d'onde de ces quatre lignes étaient de 426 m., 391 m., 357 m. et 336 m. environ. On les mesurait par le micron.ètre de la lunette du spectrographe en comparant leur position avec celle des lignes de comparaison du spectre de l'air et de quelques métaux. La ligne de la moindre longueur d'onde n'était pas provoquée par le spectroscope à lentilles et prisme de flint, et la ligne d'une longueur d'onde de 336 m. n'apparaissait que comme une ligne très faible dans le spectre appartenant à ce dernier instrument.

Cette provocation inattendue d'un spectre photographique de l'aurore polaire nous frappa surtout parce qu'on n'avait aperçu aucune aurore, si ce n'était que des traces très fugitives d'une telle pendant la seule nuit claire dans laquelle les appareils étaient exposés. Le spectre provoqué par le spectrographe à lentilles de quartz et à prisme de spath d'Islande montra en outre une particularité remarquable, savoir celle qu'on avait obtenu par réflexion dans les deux prismes aux bouts de la fente une continuation des lignes qu'on avait obtenues par les rayons qui avaient entré immédiatement à travers la fente. Mais cette nuit le ciel était d'une clarté particulière qu'on ne connaît que dans les nuits arctiques. Aussi au Groenland, où j'ai passé un hiver comme chef de la station internationale polaire danoise, au milieu de l'hiver, dans les nuits où il n'y avait pas de clair de lune, le ciel paraissait souvent illuminé d'une lueur faible qui permettait de voir les montagnes à une distance de 30 kilomètres: dans ces circonstances on pouvait discerner de petites pierres sur le sol. Cette lumière de la nuit arctique fait un contraste remarquable aux ténèbres des nuits sous les latitudes basses. Quand, dans ces circonstances, on dirige le spectroscope vers le ciel on voit la ligne principale de l'aurore polaire. Cette clarté semble donc être la manifestation d'une aurore qui ne se montre que comme une lueur faible repartie sur la plus grande partie du ciel.

Les quatre lignes surnommées semblent paraître toujours quand il y a un phénomène auroral. La première de ces lignes, d'une longueur d'onde de 426 m., est située dans la partie violette du spectre de l'aurore; les autres appartiennent à la partie ultra-violette.

Dans la suite nous avons photographié en tour 21 lignes du spectre dont les 16 étaient inconnues jusque-là. Hors la ligne jaune-verdâtre d'Ångström nous n'avons pas pu photographier des lignes d'une longueur d'onde moindre que de 470 m.

Le temps mauvais pendant notre séjour en Islande, l'abondance des nuages et le clair de lune empêchaient en haut degré la suite de nos expériences, de sorte que les spectrographes ont été exposés un temps d'un mois à peu près pour recevoir la quantité de lumière nécessaire pour la photographie des lignes faibles.

En photographiant le spectre de la lumière bleue-violette qui entoure la cathode d'un tube Geissler rempli de nitrogène nous avons constaté une identité complète entre les lignes de la partie du spectro-auroral que nous avons photographié, sauf la ligne d'Ångström, et les lignes correspondantes dans le spectre cathodique de nitrogène. Pour mieux constater cette identité j'ai, à mon retour de l'Islande, demandé à M. Scheiner de Potsdam de vouloir faire des mesures comparatives des deux spectres avec les instruments de mesure excellents qui sont à sa disposition. Le résultat des mesures de M. Scheiner constate parfaitement le résultat que nous avons déjà trouvé en Islande. Ses deux spectres qui ont été pris par le même appareil avaient une dispersion une peu différente. En réduisant le spectre de l'aurore à la même dispersion que celle du spectre de la lumière cathodique les mesures de Scheiner démontrent une identité complète entre les deux spectres. (Voir 'Bulletin de l'Académie Royale des Sciences de Danemark,' 1901.)

Je vais maintenant vous montrer par projection une image des deux spectres susnommés. On voit sans faire des mesures que la répartition des lignes des deux 1903.

PP

spectres est la même. Dans le spectre cathodique vous voyez une ligne assez forte dont la longueur d'onde est de 317 m. environ. Cette ligne ne se trouve pas dans le spectre de l'aurore polaire. Mais dans l'hiver 1900-1901 M. la Cour, qui a fait toutes les photographies spectrales en Islande, a trouvé cette ligne pendant un séjour en Finlande.

Le spectre que j'ai l'honneur de vous avoir montré n'est pas le spectre complet de l'aurore; nous n'avons pas pu photographier des lignes dans la partie des spectres dont la longueur d'onde est situé entre λ = 557 m. et λ = 470 m. La nature de la ligne principale d'Ångström a été inconnu jusqu'à ce dernier temps. Vous savez que M. le professeur Ramsay, qui a découvert lui-même le crypton, a constaté qu'une des lignes de cet air coïncide parfaitement avec la ligne d'Ångström.

7. Discussion on Kite Observations continued.

8. Diurnal Range of the Summer Temperature of the Levant.
By ALEXANDER BUCHAN, LL.D., F.R.S., F.R.S.E.

One of the best portions of the sea in which the effects of insolation and nocturnal radiation on the temperature can be most satisfactorily investigated is the Levant during the summer months, it being there and then that the sky is cloudless, or all but cloudless, the air very dry, with little or no rain, and calms or light winds prevalent, from approximately the same direction.

It was under such favourable conditions that the four magnificent series of serial temperatures were made in the summers of 1890, 1891, 1892, and 1893 respectively, by the Austrian ship 'Pola,' in the eastern half of the Mediterranean, at various depths from the surface of the sea to the bottom. These have been published in extenso, together with the rest of the deep-sea work carried out by thePola,' in the Transactions of the Imperial Academy of Sciences of Vienna."

The thermometers and the other instruments used for salinity, colour of sea, &c., were the best that could be procured, and nothing but the highest praise can be passed on the methods employed and the skill with which the observations were carried out and printed.

With the temperature observations are also published the hours of the day at which they were taken, and at the same time the temperature and pressure of the air, the amount of cloud, and the direction and force of the wind. Hence a novel and notable addition to science accompanies these observations, viz. the time of day at which they were made. In truth this observation of time invariably recorded throughout the four summers presents us with the means of arriving, for the first time, at a knowledge of the depth to which the sun's heat penetrates so as to affect the temperature of the water, and also the amount of daily variation brought about at different depths up to the surface by solar and nocturnal radiation.

To carry this out two tables were constructed. One table showed the observations made at those hours of the day which may be regarded as showing the effect of insolation, and the table for the observations at the hours which may be regarded as showing the effect of nocturnal radiation. The hours for insolation were from 2 to 6 P.M., and the hours for nocturnal radiation in the morning till 9 A.M., the mean time of the fifty days for insolation being from 3.14 to 4.30 P.M., and of the fifty days for nocturnal radiation being from 6.30 to 7.45 P.M. In any one of these 100 cases the least depth of the sea at the place where the serial temperatures were recorded was 419 metres, but generally the depth much exceeded this figure, the depth in any case being 4,400 metres.

For the fifty P.M. observations the mean position was 35° 29′ lat. N. and 26° 24′ long. E.; and for the fifty A.M. observations 35° 35' lat. N. and 26° 31' long. E. Hence the geographical positions were virtually identical, and on no particular day was there any material difference between the two positions.

The following are the mean meteorological observations for the days of the two sets of serial observations respectively:

The temperature of the air at the time of the afternoon observations was 82°.3, and in the morning 78°-4, the difference, about 4°0 higher, being nearly the average difference at these times of the day of the temperature of the air over the ocean where the climate is similar. The amount of cloud in the morning and evening is virtually the same, and indicates that the observations were taken under a sky having only a sixth part covered with cloud. The force of the wind was also nearly the same, the mean force being just a little over 2 on the scale of 0-12, or, say, a light breeze, blowing at the rate of fourteen miles an hour. As regards the direction of the wind, observations show that nearly the whole of the winds at this season are west-north-westerly.

The following figures, showing the depths in feet and the temperatures (Fahr.), present the results of this inquiry in their simplest form:

Hence in the summer months the sun's heat penetrates to a depth of about 150 feet. At the surface the temperature in the afternoon is 1°4 higher than in the morning, and this difference virtually holds to a depth of 16 feet. At lower depths it gradually lessens to 0°.9 at 33 feet; 0°5 at 66 feet; 0°3 at 98 feet; and vanishes at about 150 feet. Next morning the temperature is lowered to what it was in the preceding morning, and so on from day to day, the loss during the night being compensated by an increase of temperature on the following day equal, depth by depth, to the loss during the night. Thus at each depth the gain of temperature from solar radiation is equal to the loss sustained by nocturnal radiation.

9. Progress of the Magnetic Survey of the United States.
By L. A. BAUER.

In 1899 it was my privilege to lay before this Association the plan, in accordance with which a detailed and systematic survey of the United States had just