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Cause du champ magnétique terrestre
En fait, nous ne savons pas comment le champ magnétique terrestre prend naissance ! La meilleure explication possible est la suivante.
La Terre possède un noyau liquide. Ce noyau est composé de deux parties, mais tout ce qui nous intéresse dans cet article, c'est la partie externe, qui est un noyau externe fondu entièrement composé de fer. Ce fer est un conducteur électrique, de sorte que des courants peuvent circuler dans le noyau externe. On pense que ces courants électriques sont à l'origine du champ magnétique terrestre, mais les détails ne sont pas encore connus de la science.
Description du champ magnétique terrestre
L'intensité du champ magnétique terrestre peut être plus faible que tu ne le penses. L'intensité du champ magnétique est mesurée en Tesla (\(\mathrm{T}\)), et l'intensité du champ magnétique terrestre est comprise entre 25 et 65 \(\mu\mathrm{T}\). À titre de référence, l'intensité du champ magnétique d'un aimant de réfrigérateur standard est d'environ 1 \(\mathrm{mT}\). C'est environ 40 fois plus fort !
La forme du champ magnétique terrestre peut te sembler familière si tu as déjà vu le champ magnétique d'un barreau aimanté. Comme dans le cas d'un barreau aimanté, les lignes du champ magnétique émergent du pôle nord magnétique et se recourbent pour se diriger directement vers le pôle sud magnétique, enveloppant ainsi l'ensemble de la planète.
Le champ magnétique qui recouvre toute la planète s'appelle la magnétosphère. La magnétosphère est incroyablement importante pour la sécurité de notre planète, et ce pour une très grande raison. Il y a beaucoup de choses dangereuses dans l'espace, dont beaucoup sont tout à fait capables de voyager jusqu'à notre planète et de causer des dommages considérables à la fois pour nous et pour l'environnement. La magnétosphère nous protège de beaucoup de ces choses, comme les vents solaires, qui viennent du soleil sous forme de radiations qui pourraient nous blesser gravement et endommager tous les appareils électroniques de la planète. Notre magnétosphère est capable de repousser ces particules nocives.
Diagramme du champ magnétique terrestre
L'image ci-dessous montre à quoi ressemble le champ magnétique de notre planète. Il se comporte presque exactement comme un barreau aimanté ordinaire.
Fig. 1 : Les lignes du champ magnétique terrestre.
Il est essentiel de savoir que le pôle nord de la Terre est en fait le pôle sud magnétique, c'est pourquoi, sur l'image ci-dessus, les flèches sur les lignes du champ magnétique sont dans la direction opposée à celle à laquelle tu es habitué !
Savais-tu que les aurores sont causées par le soleil ? Les tempêtes sur le Soleil projettent des particules chargées dans tous les coins de l'espace, y compris sur notre planète. Lorsque ces particules entrent en contact avec la Terre, elles heurtent des particules dans l'atmosphère.
Quel est le rapport avec le champ magnétique terrestre ? Eh bien, une fois que ces particules chargées sont suffisamment proches, le champ magnétique les attire vers les pôles nord et sud. En se rapprochant de plus en plus de la Terre, elles entrent en collision avec des atomes de notre atmosphère, ce qui augmente l'énergie de ces atomes. Ces atomes sont maintenant instables et vont se débarrasser de leur énergie en émettant des photons, que nous pouvons voir comme de la lumière : ce sont les aurores. Le champ magnétique de la Terre fait que les aurores ne sont visibles qu'à proximité des pôles magnétiques de la Terre.
Fig. 2 : Un exemple d'aurore. Les aurores sont le résultat de particules provenant du Soleil qui sont redirigées vers les pôles de la Terre par le champ magnétique terrestre et qui entrent en collision avec les particules de l'atmosphère.
Boussoles et champ magnétique terrestre
Une boussole est l'un des outils les plus utiles que tu puisses avoir lorsque tu as besoin de savoir où tu vas. Une boussole t'indique la direction du nord, du sud, de l'est et de l'ouest. Cependant, au-delà du fait qu'elle utilise le magnétisme pour t'indiquer ces directions, la plupart des gens ne savent pas exactement comment elle fonctionne.
L'une des caractéristiques des aimants est qu'ils ont tous une aiguille avec un pôle nord et un pôle sud. Tous les pôles nord attirent les pôles sud, et tous les pôles sud attirent les pôles nord. L'aiguille métallique d'une boussole est un aimant et est donc affectée par le champ magnétique de la Terre. Elle pointera son extrémité nord vers le pôle sud magnétique de la Terre à tout moment.
Cela signifie que le pôle Nord tel que nous le connaissons est, d'un point de vue magnétique, un pôle sud, c'est-à-dire un pôle qui cherche le sud !
Fig. 3 : Une boussole standard. Le pôle nord de l'aiguille de la boussole pointe vers le pôle sud de la Terre, qui est le pôle nord magnétique.
La Terre a techniquement deux pôles nord ! Le pôle Nord "vrai" ou "géographique" se trouve au sommet géographique de la planète, et le pôle Nord magnétique, dont l'emplacement change constamment, se trouve au sommet magnétique du champ magnétique de la Terre. Lorsque l'aiguille d'une boussole pointe vers le nord, elle pointe vers le pôle nord magnétique (qui est un pôle sud) et non vers le pôle nord géographique que tu vois sur les cartes et les globes terrestres ! Cette différence est très importante si tu es proche de l'un des pôles, car la différence de direction entre le pôle géographique et le pôle magnétique y sera importante.
La relation entre les aimants et le champ magnétique terrestre a été découverte pour la première fois en 1600 par William Gilbert, un physicien anglais. Ce n'est qu'en 1840 que l'on s'est rendu compte que la source de ce champ provient du centre de la Terre, par Carl Gauss.
Retournement du champ magnétique terrestre
Les pôles magnétiques nord et sud de la Terre ne resteront pas éternellement au même endroit. Nous savons qu'après une période d'environ 300 000 ans en moyenne, ces pôles magnétiques changeront complètement de place. Heureusement, pendant le renversement des pôles, la magnétosphère ne disparaît jamais complètement, de sorte que nous bénéficions toujours d'une certaine protection contre les dangers de l'espace. Cependant, le champ magnétique s'affaiblit sensiblement pendant cet événement. Cela peut entraîner de nombreux problèmes, notamment en matière de navigation.
La Terre, un grand aimant - Principaux enseignements
- La Terre est un grand aimant, probablement en raison des courants électriques qui parcourent le noyau externe de fer fondu à l'intérieur de la planète.
- Le courant électrique de la Terre génère la magnétosphère, un champ magnétique géant qui entoure toute la planète.
- La magnétosphère protège la planète des radiations nocives telles que les vents solaires.
- Les pôles magnétiques de la planète s'inverseront sur une longue période.
- Les boussoles sont fabriquées de manière à ce que le pôle nord de l'aiguille de la boussole soit toujours attiré par le pôle nord magnétique de la Terre lorsqu'elle se trouve dans le champ magnétique terrestre. Le pôle nord magnétique est donc un pôle sud qui cherche le sud, ou pôle sud !
Références
- Fig. 1- Champ magnétique terrestre (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:VFPt_Earths_Magnetic_Field_Confusion_overlay.svg) par MikeRun (https://commons.wikimedia.org/wiki/User_talk:MikeRun) sous licence CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)
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