Les champs magnétiques

Présentation du champ magnétique terrestre

    La Terre possède un champ magnétique qui la protège des particules solaires (éruptions du soleil) et cosmiques (astro-particules telles que les noyaux atomiques) présentes dans l’univers. Ce champ magnétique a pour origine le noyau de la Terre. En effet, si l’intérieur du noyau est solide, son enveloppe est constituée de métal liquide, du fer en fusion, qui, grâce aux mouvements du noyau, s’écoule en fluides électriquement conducteurs. Ces courants électriques donnent naissance au champ magnétique. Ce champ est dipolaire ; il englobe la Terre en « sortant » par un pôle et « rentrant » par le pôle opposé. Grâce à cette continuelle production de flux magnétiques, le champ magnétique renforce les courants électriques qui le créent. Cette continuité est appelée l’effet dynamo. Les aurores boréales et australes sont dues à ces pôles autours desquels le champ magnétique est le plus faible. En effet, lors de forts vents solaires (en raison de plus puissantes éruptions solaires) les particules atteignent ces brèches et nous pouvons donc assister à ces phénomènes époustouflants. Tout champ magnétique a une intensité ; actuellement, l’intensité du champ magnétique terrestre décroit.

Selon les scientifiques, deux moteurs pourraient être à l’origine du champ magnétique :

• Le mouvement de l’axe de rotation

• Les différences de température entre le noyau et la surface de la Terre

    Nous nous intéresserons à la première possibilité, impliquant l’axe de rotation. Le noyau est soumis à un double mouvement étant donné que la Terre tourne sur elle-même et que son axe tourne autour de la perpendiculaire au plan de l’écliptique. Ces mouvements sont respectivement des mouvements de rotation et de précession.

Sur ce schéma nous pouvons voir les axes à l'origine du mouvement du noyau: en vert l'axe perpendiculaire au plan de l'écliptique et en rouge l'axe de rotation de la Terre.

    Ainsi, une question reste en suspens. Qu’arriverait-il au champ magnétique si l’axe de la Terre était perpendiculaire au plan de l’écliptique ? De fait, le noyau ne serait plus soumis qu’à un seul mouvement rotatif, le mouvement de précession n’existerait plus. Quelles en seraient les conséquences pour la planète ? Notre hypothèse est telle que le champ magnétique en subirait des changements. En effet, comment imaginer que le produit de deux phénomènes (rotation et précession) reste inchangé s’il n’était plus le produit que d’un seul de ces phénomènes (la rotation)? Pour approfondir cette hypothèse, intéressons-nous plus particulièrement aux axes magnétiques des champs magnétiques.

Les axes magnétiques

    L’axe magnétique de la Terre se situe entre la perpendiculaire au plan de l’écliptique et l’axe de rotation. Les pôles magnétiques de la Terre sont différents des pôles géographiques, ils en sont éloignés de quelques degrés (11.2°). Cet axe n’est pas stable, l’écart entre les pôles peut varier. Ils se sont mêmes déjà inversés ! Lorsque ce phénomène va bientôt se produire, l’axe magnétique devient plus instable : il bouge plus. C’est l’analyse de certaines roches, les roches aimantées, de la Lithosphère qui permet de savoir quand ces événements se sont produits car ils sont aléatoires. C’est comme si ces roches « enregistraient » les inversions des pôles.

    Il est intéressant est de se pencher sur des axes d’apparence curieuse. En effet, l’axe magnétique d’Uranus est très incliné par rapport à son axe de rotation : ses pôles sont éloignés de 60°. D’autre part, l’axe magnétique de Neptune ne passe pas par le centre de la planète et ne se situe pas aux alentours de son axe de rotation, il en est éloigné de 47°. Pourquoi un tel écart ?

    Considérons également la planète Jupiter, dont l’axe de rotation est quasiment perpendiculaire au plan de l’écliptique. De plus, son axe magnétique y est quasiment confondu mais il est opposé à celui de la Terre. Le champ magnétique de Jupiter est le champ magnétique le plus intense des planètes du système solaire. Sa magnétosphère s’étend vers le soleil sur environ de 7 milliards de kilomètres (en comparaison, celle de la Terre ne s’étend que sur 60 000 kilomètres). Cela a-t-il un lien avec son axe de rotation ? De ce fait, pouvons-nous appliquer cette caractéristique au champ magnétique de la Terre si son axe était dans la même configuration ?

    Malheureusement pour nos hypothèses et notre problématique, cela n’a pas de rapport avec l’axe de rotation. Nos recherches montrent que l'axe magnétique et l'axe de rotation sont indépendants. Ce qu'il faut considérer lorsqu'on parle de champs magnétiques est le deuxième moteur mentionné , en rapport avec la température. En effet, si les aimants eux aussi produisent un champ magnétique, c'est lorsqu'ils sont chauffés. De plus, l'intensité d'un champ magnétique dépend de la taille de l'objet qui l'émet. Jupiter étant la plus grosse planète du système solaire, son champ magnétique se doit d'être le plus étendu.

    En conclusion, si l'axe de rotation de la Terre était perpendiculaire au plan de l'ecliptique, le champ magnétique n'en serait pas influencé de manière à modifier les caractériqtiques principales de la planète (présence d'eau, de la vie, ...).