Économies d'énergie / Le champ magnétique terrestre est-il sur le point de s’inverser ? Un expert explique.

Le champ magnétique terrestre est-il sur le point de s’inverser ? Un expert explique.

Le champ magnétique terrestre joue un rôle important dans la protection des personnes contre les rayonnements dangereux et l’activité géomagnétique qui pourraient affecter les communications par satellite et le fonctionnement des réseaux électriques. Et ça bouge.

Les scientifiques étudient et suivent le mouvement des pôles magnétiques depuis des siècles. Le mouvement historique de ces pôles indique un changement dans la géométrie globale du champ magnétique terrestre.

Cela peut même indiquer le début d’une inversion de champ – un « retournement » entre les pôles magnétiques nord et sud.

Je suis un physicien qui étudie l’interaction entre les planètes et l’espace. Même si le déplacement du pôle nord magnétique n’est pas grave, une inversion pourrait avoir un impact important sur le climat de la Terre et sur notre technologie moderne. Mais ces renversements ne se produisent pas instantanément. Au lieu de cela, ils se produisent sur des milliers d’années.

Une carte montrant la partie nord du Canada, avec des points jaunes se déplaçant vers le sud.Les emplacements observés du pôle nord magnétique de 1831 à 2007 sont des carrés jaunes. Les emplacements modélisés des pôles de 1590 à 2025 sont des cercles progressant du bleu au jaune. (Centres nationaux d’information environnementale)

Génération de champ magnétique

Alors, comment les champs magnétiques comme celui qui entoure la Terre sont-ils générés ?

Les champs magnétiques sont générés par le déplacement de charges électriques. Un matériau qui permet aux charges de s’y déplacer facilement s’appelle un conducteur. Le métal est un exemple de conducteur : les gens l’utilisent pour transférer des courants électriques d’un endroit à un autre. Le courant électrique lui-même est simplement constitué de charges négatives appelées électrons se déplaçant à travers le métal. Ce courant génère un champ magnétique.

Des couches de matériaux conducteurs peuvent être trouvées dans le noyau de fer liquide de la Terre. Des courants de charges se déplacent dans le noyau et le fer liquide se déplace et circule également dans le noyau. Ces mouvements génèrent le champ magnétique.

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La Terre n’est pas la seule planète à posséder un champ magnétique : les planètes géantes gazeuses comme Jupiter possèdent une couche conductrice d’hydrogène métallique qui génère leurs champs magnétiques.

Le mouvement de ces couches conductrices à l’intérieur des planètes donne lieu à deux types de champs. Des mouvements plus importants, tels que des rotations à grande échelle avec la planète, conduisent à un champ magnétique symétrique avec un pôle nord et un pôle sud – semblable à un aimant jouet.

Ces couches conductrices peuvent présenter des mouvements irréguliers locaux dus à des turbulences locales ou à des écoulements plus petits qui ne suivent pas le modèle à grande échelle. Ces irrégularités se manifesteront par de petites anomalies dans le champ magnétique de la planète ou par des endroits où le champ s’écarte du champ dipolaire parfait.

Ces déviations à petite échelle du champ magnétique peuvent en réalité conduire à des modifications du champ à grande échelle au fil du temps et potentiellement même à une inversion complète de la polarité du champ dipolaire, où le nord devient le sud et vice versa.

Les désignations « nord » et « sud » sur le champ magnétique font référence à leurs polarités opposées – elles n’ont aucun rapport avec le nord et le sud géographiques.

Un diagramme montrant la Terre, avec deux blocs à l'intérieur, l'un pointant vers le haut qui indique S et l'autre pointant vers le bas qui indique N, étiquetés respectivement pôle magnétique sud et pôle magnétique nord.  Une ligne légèrement inclinée représente l'axe de rotation de la Terre.Le champ magnétique terrestre. Les pôles magnétiques nord et sud reflètent les pôles géographiques nord et sud. (PeterHermesFurian/iStock via Getty Images Plus)

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La magnétosphère terrestre, une bulle protectrice

Le champ magnétique terrestre crée une « bulle » magnétique appelée magnétosphère au-dessus de la partie la plus élevée de l’atmosphère, la couche ionosphérique.

La magnétosphère joue un rôle majeur dans la protection des personnes. Il protège et dévie les rayonnements cosmiques nocifs à haute énergie, créés lors des explosions d’étoiles et se déplaçant constamment à travers l’univers. La magnétosphère interagit également avec le vent solaire, qui est un flux de gaz magnétisé émis par le Soleil.

L’interaction de la magnétosphère et de l’ionosphère avec le vent solaire magnétisé crée ce que les scientifiques appellent la météo spatiale. Habituellement, le vent solaire est doux et il y a peu ou pas de météo spatiale.

Cependant, il arrive parfois que le Soleil projette de grands nuages ​​​​de gaz magnétisés appelés éjections de masse coronale dans l’espace. Si ces éjections de masse coronale parviennent jusqu’à la Terre, leur interaction avec la magnétosphère peut générer des tempêtes géomagnétiques. Les tempêtes géomagnétiques peuvent créer des aurores boréales, qui se produisent lorsqu’un flux de particules énergétiques frappe l’atmosphère et s’illumine.

Lors d’événements météorologiques spatiaux, les rayonnements sont plus dangereux à proximité de la Terre. Ce rayonnement peut potentiellement nuire aux satellites et aux astronautes. La météorologie spatiale peut également endommager les grands systèmes conducteurs, tels que les principaux pipelines et réseaux électriques, en surchargeant les courants dans ces systèmes.

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Les événements météorologiques spatiaux peuvent également perturber les communications par satellite et le fonctionnement du GPS, sur lesquels comptent de nombreuses personnes.

Retournements sur le terrain

Les scientifiques cartographient et suivent la forme et l’orientation globales du champ magnétique terrestre à l’aide de mesures locales de l’orientation et de l’ampleur du champ et, plus récemment, de modèles.

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L’emplacement du pôle magnétique nord s’est déplacé d’environ 600 milles (965 kilomètres) depuis la première mesure effectuée en 1831. La vitesse de migration est passée de 10 milles par an à 34 milles par an (16 kilomètres à 54 kilomètres) en plus dernières années. Cette accélération pourrait indiquer le début d’un renversement du champ, mais les scientifiques ne peuvent vraiment pas le dire avec moins de 200 ans de données.

Le champ magnétique terrestre s’inverse sur des échelles de temps qui varient entre 100 000 et 1 000 000 d’années. Les scientifiques peuvent déterminer la fréquence à laquelle le champ magnétique s’inverse en observant les roches volcaniques de l’océan.

Ces roches capturent l’orientation et la force du champ magnétique terrestre lorsqu’elles sont créées, donc la datation de ces roches donne une bonne idée de l’évolution du champ magnétique terrestre au fil du temps.

Les inversions de champ se produisent rapidement d’un point de vue géologique, mais lentes d’un point de vue humain. Un renversement prend généralement quelques milliers d’années, mais pendant ce temps, l’orientation de la magnétosphère peut changer et exposer une plus grande partie de la Terre au rayonnement cosmique. Ces événements peuvent modifier la concentration d’ozone dans l’atmosphère.

Les scientifiques ne peuvent pas dire avec certitude quand la prochaine inversion du champ se produira, mais nous pouvons continuer à cartographier et à suivre le mouvement du nord magnétique de la Terre.La conversation

Ofer Cohen, professeur agrégé de physique et de physique appliquée, UMass Lowell

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.

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Rédigé par : Elodie Ricolm
Bonjour ! Je m'appelle Elodie, j'ai 32 ans et je suis rédactrice web. Passionnée d'écologie, j'aime trouver des astuces pour un quotidien plus respectueux de l'environnement.