Lo strumento è costituito da una barra d’acciaio, di Uslar, magnetizzata lunga 60,9 cm. Su una sua estremità veniva applicata una leggera armatura in grado di reggere un piccolo specchio rettangolare utilizzato per la lettura della deviazione dell’asta. Tutta la barra è posta in una staffa a croce che permette di inserirla in quattro posizioni, ognuna ruotata di 90° rispetto alla precedente, per controllare che lo specchio sia normale all’asse magnetico e per correggere la non coincidenza fra l’asse geometrico e quello magnetico. Sulla staffa è posto anche il cerchio di torsione. La barra di Gottingen pesa 1750 g, mentre la staffa e lo specchio pesano 310 g. La staffa che sorregge la barra riporta, inoltre, due incavature nelle quali veniva posta un’asta di legno che sorreggeva dei pesi di 500 g ciascuno utilizzati per la misura del momento di inerzia del sistema.
Tutto la struttura appena descritta è collocata all’interno di un contenitore di legno cilindrico (il tamburo) chiuso superiormente da una serie di lastre di vetro a spicchi removibili. Tale struttura di legno e vetro fungeva da protezione contro i movimenti dell’aria che potevano perturbare la posizione della barra.
Il tamburo si chiude a un’altezza di 3,30 m, e sorregge un tubo di vetro nel quale corre il filo di sospensione di seta ottenuto avvolgendo fra loro dai 100 ai 120 fili semplici. La lunghezza del filo è di 2 metri, ma, poteva essere variata agendo su una vite alla quale il filo stesso era sospeso. Particolare attenzione era data al suo alloggiamento all’interno del tubo e sulla vite superiore. Un piccolo cerchio diviso in 360° forniva l’indicazione dell’angolo di rotazione.
Tutta la struttura è posta su un treppiede di legno a viti calanti di metallo.
Sul tamburo di legno, in corrispondenza dello specchio posto sulla barra, è presente un oblò, chiuso da un vetro, utilizzato per la lettura che veniva fatta grazie a un teodolite di Reichenbach und Ertel.
Oltre alla barra magnetica lo strumento era dotato di una barra di uguale dimensione di ottone, che serviva per cercare la posizione di torsione nulla. Completavano l’apparato due aste di legno su cui veniva posto il magnete deviatore (una volta tolto lo specchio e la staffa) per le operazioni di deviazione.
Del magnetometro è rimasto il tamburo con il treppiede e la barra magnetica n. 4 con circolo di torsione, l’intelaiatura dello specchio e il cilindro in vetro che proteggeva il filo di sospensione.
Nel 1834
Karl Fredrich Gauss (1777 – 1855) propose un ambizioso piano per compiere una serie di misure accurate del campo magnetico terrestre da eseguirsi contemporaneamente in molte diverse località europee, e fin da subito numerosi osservatori e università decisero di aderire al progetto.
Nel 1835 due allievi di Gauss,
Wolfagang Sartorius Waltershausen e
Johann Benedict Listing , si fermarono a Milano, una delle varie tappe della campagna italiana, per compiere, con i loro strumenti, alcune misure magnetiche. I due studiosi tedeschi coinvolsero gli astronomi milanesi nella
Magnetische Verein, l'associazione di coloro che eseguivano misure con i nuovi strumenti gaussiani. Intanto, osservando gli strumenti in dotazione agli allievi di Gauss, l’allora meccanico dell’Osservatorio di Brera
Carlo Grindel costruì alcuni strumenti simili con i quali gli astronomi milanesi iniziarono a compiere osservazioni e misure magnetiche. Intanto, nello stesso anno, il meccanico dell’Università di Gottinga, Mortiz Meyerstein, realizzò per l’Università di Vienna un magnetometro che venne acquistato nel 1836, per la cifra di 237 fiorini, dall’Osservatorio di Brera. L’arrivo del nuovo magnetometro potenziò le dotazioni dell’Osservatorio, ma per sopperire alle ingenti spese, Milano dovette cedere a sua volta il magnetometro realizzato da Grindel a
Pietro Configliacchi (1777-1844), direttore della Facoltà di Filosofia-Matematica dell'Università di Pavia.
In questo quadro,
Francesco Carlini (1783-1862), l’allora direttore dell'Osservatorio, fece costruire due magnetometri e incaricò l'astronomo
Karl Kreil (1798-1862) di effettuare osservazioni magnetiche. Le misure, iniziate nel 1836, furono eseguite fino al 1922 quando, a causa delle perturbazioni magnetiche dovute all'urbanizzazione della zona, furono interrotte. La serie delle osservazioni della variazione diurna della declinazione di Milano, insieme a quelle di Monaco, forniscono una delle più ricche serie di dati ottocentesche. Una delle ragioni che spinsero gli astronomi milanesi ad eseguire le misure del campo geomagnetico fu l'interesse per le possibili relazioni tra il geomagnetismo e le scienze cosmiche. Allo scopo di indagare sull'argomento, furono studiate le relazioni che intercorrevano tra le variazioni del campo e la posizione della Luna (studi effettuati da Kreil tra il 1836-1839) e successivamente, nella seconda metà del secolo,
Giovanni Virginio Schiaparelli (1835-1910), il successore di Carlini alla guida dell’Osservatorio milanese, tentò di approfondire la relazione tra il geomagnetismo e le macchie solari.
I dati di Milano venivano mensilmente spediti a
Rudolph Wolf (1816-1893), direttore dell'Osservatorio Astronomico di Zurigo e i valori della declinazione furono pubblicati, dal 1836 al 1848, sul quotidiano
Gazzetta Privilegiata. In un unico volume,
Primo Supplemento delle Effemeridi Astronomiche di Milano nel 1836, furono pubblicati sia i risultati delle osservazioni che la traduzione dell'opera originale di Gauss, l'
Intensitas, con l'aggiunta delle note esplicative di
Paolo Frisiani senior (1797-1880). Fu descritto anche lo strumento che Gauss aveva descritto solo brevemente nella traduzione tedesca dell'
Intensitas del 1833, aggiungendo le modalità di misura. Il volume apparve prima che fossero pubblicate le descrizioni più divulgative, curate dallo stesso Gauss nella sua rivista del 1837-1843
Resultate aus den Beobachtungen des magnetischen Vereins, 6 voll. (Gottingen, Leipzig: 1837- 1843). Nel 1839 fu pubblicato un Secondo Supplemento alle
Effemeridi di Milano con il risultato di tre anni di osservazioni.
Fino al 1839 si compivano sei misurazioni giornaliere, ridotte a tre nel periodo tra 1839 – 1843 ed eseguite alle ore 8, 13 ,23, mentre nel 1843 furono stabilite quattro osservazioni giornaliere alle 8, 12 ,14 e 20. Questi orari erano gli stessi per tutti gli osservatori che partecipavano al progetto di Gauss. Oltre a ciò si era convenuto di eseguire, in determinati periodi dell’anno (si era scelto l’ultimo sabato di ogni secondo mese), osservazioni più frequenti, ogni 5 minuti per 24 ore. Nel 1840, aderendo alla proposta della
Royal Society di Londra, fu fissato un giorno al mese. Data l’enorme mole di lavoro, più persone dovevano occuparsi di questo campo di ricerca: all’Osservatorio di Brera fu soprattutto
Carl Kriel, allora allievo e in seguito direttore dell’Osservatorio di Praga, insieme a
Roberto Stambucchi,
Giovanni Capelli e
Carlo Della Vedova che si occuparono di compiere tutte le osservazioni necessarie, e grazie al loro incessante lavoro Milano divenne un centro per quanti si interessavano agli studi di geomagnetismo.