champ magnétique terrestre - géologie et géophysique.

champ magnétique terrestre - géologie et géophysique. 1 PRÉSENTATION champ magnétique terrestre ou champ géomagnétique, champ magnétique en changement permanent, créé par les mouvements du magma au sein du noyau terrestre et formant une enveloppe qui protège la Terre du vent solaire. 2 OBSERVATIONS DU CHAMP MAGNÉTIQUE TERRESTRE 2.1 Mesure directe La planète Terre possède un champ magnétique, que l'on appelle aussi champ géomagnétique. Son intensité, qui se mesure à l'aide d'un magnétomètre, est de l'ordre de 0,00005 T (teslas), soit 50 µT (microteslas). L'intensité du champ géomagnétique varie cependant en fonction du lieu où l'on se trouve à la surface de la Terre : elle est plus faible à l'équateur (environ 30 µT) qu'au niveau des pôles (environ 60 µT). 2.2 Mesure indirecte Une boussole indique la direction des pôles magnétiques, qui ne correspondent pas aux pôles géographiques (pôles Nord et Sud). Toutefois, le pôle nord magnétique indiqué par la boussole est en réalité le pôle sud magnétique ; mais par tradition, et parce qu'il se situe au nord géographique, on l'appelle pôle nord magnétique. Les hommes utilisent depuis longtemps des boussoles pour s'orienter à la surface du globe ; dès le Xe siècle, les Chinois utilisaient des boussoles magnétiques pour la navigation maritime. 2.3 Phénomènes associés Les aurores polaires constituent un phénomène lumineux spectaculaire dû aux collisions entre des particules très énergétiques provenant du Soleil et des molécules de gaz de l'atmosphère. Elles se produisent à proximité des pôles, où elles prennent la forme de vagues colorées qui suivent les lignes du champ magnétique terrestre. 3 DESCRIPTION DU CHAMP MAGNÉTIQUE TERRESTRE 3.1 Origine Le champ magnétique terrestre a pour origine les mouvements de roches en fusion (le magma) au centre de la Terre. Il n'est pas dû au fer qui compose le noyau, puisque le fer ne se comporte plus comme un aimant à la température où il se trouve au centre de la Terre (de l'ordre de 6 000°C). Le magnétisme est provoqué par le mouvement du magma métallique dans le noyau externe (liquide, d'environ 2 200 km d'épaisseur) qui tourne autour du noyau interne (solide, de 1 300 km de rayon). Le noyau serait équivalent à une dynamo qui s'auto-entretiendrait (puisque les courants électriques induits entretiennent eux-mêmes le champ magnétique). Ces mouvements font que le globe terrestre se comporte comme un énorme aimant. L'anglais William Gilbert a été le premier à penser, vers 1600, que le magnétisme de la Terre provenait de sa structure interne. D'autres planètes du Système solaire possèdent également un champ magnétique, comme les planètes géantes (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune). Le champ magnétique terrestre est le plus puissant actuellement des planètes telluriques, puisque la Terre est la plus grosse d'entre elles et son noyau ne s'est toujours pas refroidi. Seule la planète Vénus ne possède pas de champ magnétique. 3.2 Caractéristiques Le champ magnétique terrestre est bipolaire, puisqu'il existe un pôle nord et un pôle sud magnétiques. Le pôle nord magnétique est actuellement situé dans le nord du Canada, à plus de 1 500 km du pôle Nord géographique. Le pôle sud magnétique est quant à lui situé au large de la terre Adélie. L'axe géomagnétique (celui qui passe par les deux pôles magnétiques) fait un angle de 11,5° par rapport à l'axe de rotation de la Terre. La différence angulaire entre le nord magnétique et géographique est appelée déclinaison magnétique. Sa valeur varie en fonction du lieu où l'on se situe à la surface du globe. En France, la déclinaison est assez faible, comprise entre -1 et -4°. La déclinaison est connue depuis longtemps, notamment par les Chinois qui s'en servaient pour la navigation maritime. C'est le britannique Edmund Halley, plus connu pour ses travaux en astronomie, qui a réalisé la première carte de déclinaison mentionnant les isogones (lignes reliant les points de même déclinaison magnétique) vers 1700. 4 ÉVOLUTION DU CHAMP MAGNÉTIQUE TERRESTRE 4.1 Paléomagnétisme Le champ magnétique terrestre existe depuis au moins 150 millions d'années, ce qui correspond à l'âge des plus vieux planchers océaniques. La communauté scientifique estime cependant que le champ magnétique est apparu juste après la formation de la Terre, il y a environ 4,55 milliards d'années. Il y a 500 millions d'années, le pôle nord magnétique était proche de l'île d'Hawaii dans l'océan Pacifique. La position d'un pôle magnétique varie également au cours de la journée, de plusieurs dizaines de kilomètres autour d'une position moyenne journalière. L'étude du magnétisme est basée sur l'étude des roches magmatiques, qui conservent la trace du champ magnétique terrestre du passé : on parle de paléomagnétisme. En effet, lorsqu'une éruption volcanique a lieu, les particules magnétiques s'aimantent dans la direct ion du champ géomagnétique en cours, comme de minuscules boussoles. Ces laves gardent en mémoire la direction du champ magnétique terrestre lors de leur refroidissement. Pour les périodes au-delà de 150 millions d'années, les scientifiques analysent des séries sédimentaires datées par biostratigraphie (subdivision des couches de sédiments par leur contenu biologique -- voir fossile). 4.2 Inversion du champ magnétique terrestre Le champ magnétique terrestre s'est souvent inversé tout au long de l'histoire de la Terre. Cela signifie que le pôle nord magnétique prend la place du pôle sud magnétique (et inversement). La polarité du champ magnétique est gardée en mémoire au sein des roches magmatiques. Ces inversions se produisent à des fréquences non régulières, de 10 000 ans à 30 millions d'années. La dernière inversion, dite inversion Brunhes-Matuyama, date de 780 000 ans. La connaissance de ces inversions magnétiques a eu de grandes influences sur les théories de la tectonique des plaques et de la dérive des continents. 4.3 Évolution actuelle et future Depuis la fin du XXe siècle, le pôle nord magnétique se rapproche du pôle Nord géographique à une vitesse de l'ordre de 40 km par an. L'intensité du champ magnétique terrestre diminue depuis près de deux siècles. Cette diminution de l'intensité s'accélère au début des années 2000. Les scientifiques n'expliquent toujours pas cette tendance. À ce rythme, une inversion pourrait se produire d'ici quelques milliers d'années. Personne ne sait cependant si cette tendance va se poursuivre. Dans tous les cas, lorsque le noyau terrestre aura refroidi, d'ici quelques milliards d'années, le champ magnétique disparaîtra définitivement. 5 UN BOUCLIER NATUREL Le champ magnétique terrestre se fait ressentir jusqu'à une très haute altitude (supérieure à 1 000 km) dans une région appelée magnétosphère. La magnétosphère, à travers la ceinture de Van Allen (voir ceinture de radiations), protège la Terre des particules très énergétiques éjectées par le Soleil (on parle de vent solaire), en les orientant le long des lignes du champ géomagnétique. L'arrêt des particules solaires est plus efficace à l'équateur qu'au niveau des pôles. La déviation de ces particules mortelles permet notamment la vie sur Terre. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.