schéma Hachette 1S p202Son origine :
Le champ magnétique terrestre a son origine à l'intérieur de la Terre. Au centre de notre planète règne une température de l'ordre de 5000°C qui décroît lorsqu'on s'en éloigne. Le noyau central est pourtant constitué d'un coeur solide (à cause de l'importante pression y régnant environ 2 millions de fois la pression atmosphérique) entouré d'une partie externe liquide contenant essentiellement du fer en fusion.
La première hypothèse d'une aimantation permanente du coeur en fer de la Terre (à l'instar des aimants permanents observables sur Terre) est à éliminer. En effet, au dessus d'une température appelée température de Curie qui vaut environ 770°C pour le fer, les corps magnétiques perdent cette propriété.
Le champ magnétique terrestre est dû au mouvement de convection de la partie externe liquide du noyau de la Terre. Ce liquide à haute température est parfois ionisé. Sa circulation conduit localement à la circulation de charges électriques qui forment des boucles de courant, ces courants créent des champs magnétiques qui produisent aussi des courants induits dans le métal en mouvement (comme dans la dynamo d'une bicyclette). Ces courants électriques entourent le coeur métallique solide: l'intensité du champ magnétique induit est alors amplifiée (comme dans un solénoïde contenant un noyau de fer doux).
Ces deux effets conjugués de dynamo et d'électroaimant s'entretiennent et se ravivent mutuellement : les magnéticiens parlent de dynamo auto-excitée.
Ce domaine scientifique fort complexe fait encore l'objet de nombreuses recherches, pour expliquer, en particulier l'origine des mouvements de convection.
A cette composante dominante du champ magnétique terrestre, s'ajoutent deux autres contributions mineures :
- la contribution externe engendrée par les courants électriques circulant autour de la Terre dans l'ionosphère et la magnétosphère, liés aux cycles de l'activité solaire,
- la contribution due à aimantation
acquise par certaines roches éruptives telles que le basalte ou les granits,
qui sont aussi à l'origine d'anomalies magnétiques locales liées à la nature
géologique du sol.
On peut comparer le champ magnétique terrestre à celui que produirait un énorme
barreau aimanté placé au centre de la Terre selon un axe incliné d'environ 12°
par rapport à l'axe des pôles géographiques, dirigé au nord vers un point situé
à l'extrémité nord-ouest du Groenland à 88,5° de latitude et 69° Ouest de longitude.
Le pôle magnétique nord de cet aimant se situe du côté de l'hémisphère sud (on
parle pourtant à tort du pôle magnétique nord vers le nord et du pôle magnétique
sud vers le sud).
|
schéma Hachette 1S p202 |
Le vecteur champ magnétique terrestre :
Sa direction:
D'après la forme des lignes de champ d'un barreau aimanté, on peut voir que la direction du champ magnétique terrestre dépendent du lieu. On appelle angle de déclinaison magnétique d'un lieu l'angle entre le méridien magnétique local (plan vertical contenant la direction du champ magnétique) et le méridien géographique local (plan vertical contenant l'axe de rotation terrestre). A Paris cet angle vaut actuellement 5,5°.
Pour mieux comprendre la structure locale du champ magnétique terrestre, on le décompose en 2 vecteurs, l'un selon la verticale du lieu, l'autre dans le plan horizontal.
Composante verticale: Dans l'hémisphère nord, elle est dirigée vers le centre de la terre tandis que dans l'hémisphère sud, elle est dans l'autre sens. L'angle d'inclinaison d du vecteur champ, par rapport à l'horizontale du lieu vaut 64,5° à Paris, 0° à l'équateur magnétique, le champ y est horizontal et 90° aux pôles magnétiques où il est vertical.
Composante horizontale: C'est à cette composante qu'est sensible l'aiguille horizontale d'une boussole. Sa direction en un lieu est donc donnée par celle de l'aiguille d'une boussole. Le vecteur champ est toujours orienté vers le pôle magnétique nord.
Son intensité:
L'intensité totale du champ magnétique varie aussi selon le lieu de 70 µT près des pôles à 25 µT à l'équateur.
A la latitude de la France la composante verticale du champ magnétique est de l'ordre de 45 µT, la composante horizontale orientée est d'environ 22 µT.
Evolution dans le temps du vecteur champ magnétique :
L'intensité et la direction du champ magnétique terrestre varient au cours du temps, du fait de deux phénomènes : les variations lentes à l'évolution de la structure interne de la Terre, les fluctuations transitoires dues aux interactions entre le Soleil et la Terre.L'analyse du magma qui sort progressivement des failles de la Terre, le long des dorsales océaniques, permet une connaissance de l'évolution du champ magnétique dans le temps car les magmas contiennent du fer qui, en se solidifiant, s'aimantent suivant le champ magnétique terrestre ambiant. Ils gardent donc en mémoire la direction du pôle magnétique nord de l'époque. Leur examen a montré que des inversions de champ magnétique se sont plusieurs fois produites sans que l'on en connaisse encore la cause.
Ces périodes d'inversion sont marquées par un volcanisme exceptionnel, pouvant provoquer des changements climatiques et écologiques (c'est une des hypothèses pouvant expliquer la disparition des dinosaures).
Actuellement, l'intensité du champ magnétique terrestre décroît (si cette décroissance se poursuivait à ce rythme, elle pourrait entraîner la disparition du champ dans 2000 ans).
La position du pôle nord magnétique se déplace aussi à travers l'Antarctique dans une direction nord-ouest à une vitesse moyenne de 10 km/an. Les cartes de déclinaison magnétique sont révisées et publiées tous les 5 ans.
Questions à propos du texte:
Le champ magnétique terrestre est-il dû à l'existence d'un aimant dans le noyau terrestre?
Dessiner dans un plan convenablement choisi (à préciser) et à la même échelle les deux composantes du vecteur champ magnétique terrestre en France. Quelle est leur valeur? Mêmes questions aux pôles magnétiques et à l'équateur magnétique.