magnétisme terrestre

Nous expliquons ce qu’est le magnétisme terrestre, les propriétés qu’il possède et ses variations. Aussi, quelles sont ses caractéristiques et ses utilisations.

Le champ magnétique a son origine à l’intérieur de la planète.

Qu’est-ce que le magnétisme terrestre ?

Quand on parle de magnétisme terrestre, on fait référence à la présence d’ un gigantesque champ géomagnétique qui s’étend du noyau interne de la planète à plusieurs kilomètres dans l’espace. Ce champ magnétique a des effets à l’extérieur et à l’intérieur de la planète . Autour de lui s’alignent les boussoles du monde entier.

C’est un champ magnétique polaire (avec pôle Nord et pôle Sud ) qui a son origine à l’intérieur de la planète. Elle peut varier dans le temps , en fonction des mouvements du noyau de la planète.

Les traces de ce phénomène laissent des traces reconnaissables qui servent souvent de guide aux sciences telles que la géologie , la stratigraphie et la paléographie. De plus, il remplit des fonctions vitales pour le maintien de la vie telle que nous la connaissons.

Voir aussi: Couches de la Terre

Histoire du magnétisme terrestre

Carl Friedrich von Gauss a été le premier à étudier le champ magnétique.

Le magnétisme en tant que force physique est connu depuis l’Antiquité. Ses effets sont étudiés depuis le XIIe siècle , en navigation au compas. Cependant, le premier à l’étudier en tant que caractéristique de la Terre fut Carl Friedrich von Gauss, au 19ème siècle.

Ce mathématicien allemand a étudié pour la première fois le champ magnétique terrestre et a conclu que sa source provenait du noyau même de la terre.

Initialement , il était lié au phénomène de ferromagnétisme , puisque le cœur de la planète est constitué de fer liquide. Cependant, le fait que le point de Curie du fer (la température à laquelle les propriétés magnétiques sont perdues) soit atteint dans les 20 premiers kilomètres de la croûte terrestre, semble prouver le contraire.

À l’heure actuelle, de nombreux spécialistes du sujet l’ attribuent à divers phénomènes à l’intérieur de la planète et à sa surface, donnant lieu à un ensemble d’explications possibles connues sous le nom d’hypothèse Dynamo.

Origine du magnétisme terrestre

Selon l’hypothèse la plus largement acceptée dans la communauté scientifique, le champ magnétique de la planète est généré par une combinaison de l’effet Coriolis qui déclenche la rotation de la Terre, et du fait que son noyau est constitué de fer et de nickel en fusion.

Par conséquent, il fonctionne comme une géodynamo : lorsque des fluides conducteurs traversent un champ magnétique préexistant, des courants électriques induits apparaissent qui donnent naissance à un autre champ magnétique. Ce phénomène se produit conformément aux lois d’Ampère, de Faraday et de la force de Lorentz.

Plus simplement : le mouvement du fer et du nickel liquide dans les couches externes du noyau terrestre, a un impact sur les couches plus superficielles, les chargeant électriquement et générant un champ magnétique important. Précisément en raison de sa nature, il est variable et se déplace souvent de son centre .

la magnétosphère

La magnétosphère est responsable des aurores boréales ou australes.

La magnétosphère est la région magnétique qui entoure la Terre , dans laquelle se produit la collision entre le champ magnétique terrestre et les particules de haute énergie émises par le Soleil , appelées « vent solaire ».

Toutes les planètes du système solaire qui possèdent un champ magnétique possèdent également une magnétosphère : Mercure , Jupiter , Saturne , Uranus et Neptune .

La magnétosphère est également responsable des aurores boréales ou australes : des particules solaires, fortement chargées électromagnétiquement, entrent en collision avec les pôles de la magnétosphère et produisent ce phénomène incandescent, visible dans le ciel nocturne, généralement à proximité des pôles.

Propriétés du magnétisme terrestre

Le champ magnétique de la planète a les caractéristiques suivantes :

  • Intensité. Maximum aux pôles et minimum à l’équateur, variant approximativement entre 25 000 et 65 000 nanoteslas (0,25 à 0,65 Gauss). C’est assez modéré, étant donné qu’un aimant de réfrigérateur atteint environ 100 Gauss.
  • Inclination. Le champ magnétique est incliné vers le pôle nord magnétique (pas nécessairement le même géographique), pointant complètement vers le bas au pôle nord, et tournant progressivement vers le haut jusqu’à l’équateur magnétique (à 0°) et atteignant la verticale au pôle sud magnétique.
  • Dipolarité. Le champ magnétique a un pôle nord et un pôle sud, qui ne coïncident pas complètement avec les pôles géographiques, mais en sont proches. L’emplacement de ces pôles est variable dans le temps .

Variations du champ magnétique

Les changements dans le champ magnétique peuvent être constants mais minimes.

Le nord du champ magnétique terrestre fait varier sa position géographique très lentement mais sensiblement, ce qui se produit de deux manières :

  • Variations à court terme. Le changement est constant dans le champ magnétique terrestre, mais généralement minime, en fonction des variations périodiques du flux magnétique à l’intérieur de la planète, ou des phénomènes magnétiques à l’extérieur. Lorsque ces changements sont supérieurs à des périodes d’un an, ils marquent de leur empreinte la caractérisation magnétique des roches de la planète.
  • Variations à long terme. Sur une période d’un an, les variations magnétiques sont appelées variations séculaires, et elles sont beaucoup plus perceptibles que celles à court terme (dizaines de degrés d’orientation). La même chose se produit avec l’intensité du dipôle, qui est plus vigoureuse à certaines saisons et moins à d’autres.
  • Investissement sur le terrain. Des changements spectaculaires dans l’orientation du champ se produisent également, comme l’inversion des pôles magnétiques nord-sud, qui se produit à des intervalles aléatoires compris entre 100 000 et 50 millions d’années. L’événement de ce type le plus récent connu s’est produit il y a 780 000 ans et est connu sous le nom de Brunhes-Matuyama.

Importance du magnétisme terrestre

La magnétosphère terrestre est essentielle au maintien de la vie sur la planète. Sans lui, les particules ionisées que le Soleil émet sporadiquement dans l’espace auraient un impact total sur notre planète.

En conséquence, ils détruiraient la couche d’ozone , laissant pénétrer le rayonnement solaire ultraviolet, capable d’endommager l’ADN des êtres vivants . Cela influencerait également les marges de température que la planète maintient tout au long de l’année, favorisant le réchauffement .

Mesure de champ magnétique

Le champ magnétique est mesuré par des satellites équipés de magnétomètres.

Depuis sa première détection au XIXe siècle, le champ magnétique terrestre a été mesuré à différentes occasions, enregistrant une décroissance relative de 10 % sur près de 150 ans. Actuellement ces mesures sont réalisées par des satellites spatiaux équipés de magnétomètres trois axes, placés en orbite autour de la Terre.

D’autres sont menées de manière plus spécialisée, par les forces militaires de nombreux pays . De plus, les différents observatoires géomagnétiques dans le monde ont tendance à se concentrer sur les orages magnétiques qui peuvent affecter les télécommunications terrestres.

A quoi sert le champ magnétique ?

En premier lieu, il a une importance gigantesque pour la préservation climatique et biotique de la planète , dans la préservation de la couche d’ozone et la défense de la planète contre les vents solaires récurrents. De plus, le magnétisme terrestre a des applications humaines connues.

Sa présence sert à l’orientation des boussoles , dont l’aiguille pointe toujours vers le nord magnétique (et non géographique) et qui sont également utiles à la navigation et à l’aviation depuis le XIIe siècle. Il en va de même pour certains animaux doués de magnétoréception.

De même, son existence est essentielle en magnétostratigraphie : l’étude des roches terrestres pour déterminer à partir de l’orientation de leurs particules magnétiques leur année de datation.

biomagnétisme

Certains oiseaux sont capables de s’orienter en sentant le champ magnétique.

Certaines espèces d’animaux, notamment les migrateurs, ont tendance à très bien s’orienter sur la carte de la planète. Pour ce faire, ils profitent de la capacité de magnétoréception, également appelée biomagnétisme , qui leur permet en quelque sorte de ressentir le champ magnétique de la planète et de s’y orienter naturellement.

C’est la raison pour laquelle leurs migrations suivent toujours la même trajectoire et se terminent au même endroit. Ce sont des espèces d’ oiseaux , de tortues , de baleines et d’autres animaux aquatiques.

Exemples de magnétisme terrestre

Voici quelques exemples simples de magnétisme terrestre :

  • Orientation boussole. Dont l’aiguille pointe toujours vers le Nord et qui peut être reproduite par tout type de métal aimanté en suspension dans l’eau .
  • L’empreinte magnétique géologique dans les roches. Étudié par les magnétogéologues pour déterminer les changements que la magnétosphère a subis depuis la nuit des temps.
  • Les aurores boréales et méridionales. Observable certaines nuits depuis les zones proches des pôles.