Champ magnétique terrestre et pôles errants

Imaginez un barreau magnétique à l'intérieur de la Terre, plus ou moins aligné avec l'axe, où les extrémités de cet aimant se trouvent à proximité des pôles géographiques nord et sud de la planète. Les lignes de champ magnétique voyagent depuis le pôle nord de l'aimant, en boucle pour revenir vers le pôle sud. À chaque pôle, les lignes de champ magnétique sont presque verticales.

Bien qu'il n'y ait certainement pas de barre magnétique à l'intérieur de la Terre, le même phénomène se produit autour de la Terre, créant une zone de protection autour de la planète entière appelée magnétosphère, selon la NASA. La magnétosphère terrestre nous protège du rayonnement cosmique nocif et du vent solaire et est responsable des magnifiques affichages auroraux observés aux hautes latitudes des hémisphères nord et sud..

Les pôles magnétiques et géographiques de la Terre sont situés l'un en face de l'autre. En d'autres termes, le pôle sud magnétique de la Terre est en fait près du pôle nord géographique. Ainsi, lorsque nous utilisons une boussole pour déterminer notre emplacement, l'aiguille de la boussole pointe en fait vers le pôle magnétique sud dans l'hémisphère nord et vers le pôle magnétique nord dans l'hémisphère sud..

Les pôles magnétiques ne sont pas fixes et errent un peu à la surface de la planète par rapport aux pôles géographiques. Environ 75% de l'intensité du champ magnétique terrestre est représentée par la «barre magnétique». Les 25% restants de l'intensité du champ magnétique terrestre, qui peuvent être considérés comme des barres aimantées plus petites qui se déplacent, proviennent de plus petites portions de magma en mouvement et peuvent être ce qui permet aux pôles de se déplacer..

Selon les données publiées par les Centres nationaux d'information sur l'environnement en février 2019, le pôle nord magnétique est situé à 86,54 N 170,88 E, dans l'océan Arctique et se dirige du Canada vers la Sibérie. Le pôle sud magnétique est situé à 64.13 S 136.02 E, juste au large des côtes de l'Antarctique en direction de l'Australie.

D'où vient le champ?

Bien que toujours un peu mystérieux, les scientifiques conviennent généralement que le champ magnétique de la Terre commence profondément au cœur de la planète. Le noyau externe de la planète est composé de métaux fondus, principalement de fer, qui est un conducteur.

"Le barattage, le métal fondu dans le noyau externe génère le champ [magnétique] par ce que l'on appelle l'action de dynamo", a déclaré Aleksey Smirnov, professeur de géophysique à la Michigan Technological University..

L'action dynamo, ou la théorie de la dynamo, décrit la façon dont une planète peut soutenir un champ magnétique. La dynamo, ou source du champ magnétique, est créée par un matériau rotatif, convectif et électriquement conducteur, tel que le fer fondu à l'intérieur de la Terre.

"Il y a beaucoup d'atomes ionisés et d'électrons libres errant, plus il y a une forme complexe de convection en cours à l'intérieur, combinée à la rotation naturelle de la Terre - il y a beaucoup de charges en mouvement", a déclaré Doug Ingram, un physicien et professeur d'astronomie à la Texas Christian University.

Les scientifiques pensent que les charges créées par le matériau métallique en mouvement se déplacent autour de la région équatoriale de la Terre dans un mouvement circulaire qui génère les pôles magnétiques nord et sud à la surface, a déclaré Ingram.

Pourquoi les pôles bougent?

La dynamo de la Terre est persistante, mais instable. À l'heure actuelle, le champ magnétique change rapidement, le pôle nord magnétique faisant un saut soudain vers la Sibérie. Depuis les années 1990, le pôle nord magnétique s'est déplacé d'environ 55 km par an, en moyenne, selon une étude de 2019 publiée dans la revue Nature.

Selon Smirnov, des perturbations dans le magma métallique qui s'écoule pourraient être la cause des instabilités du champ magnétique qui peuvent conduire à de tels déplacements de pôles. Le mouvement du fer liquide profondément sous le Canada pourrait légèrement affaiblir le champ magnétique à cet endroit, ce qui permet au pôle magnétique nord de se déplacer vers la Sibérie, selon l'article de Nature..

D'autres anomalies électromagnétiques peuvent être observées partout dans le monde, comme en Afrique australe où une perturbation du champ magnétique, similaire à un tourbillon dans un ruisseau, peut être causée par une partie plus dense du manteau près de la frontière avec le noyau externe liquide de la planète..

Histoire du déplacement et de l'inversion des pôles

Bien que les pôles se déplacent constamment, ils se sont également complètement inversés au moins quelques centaines de fois au cours des 3 derniers milliards d'années, selon la NASA. Au cours de ce processus, qui se produit généralement tous les 200 000 à 300 000 ans sur une période de 100 à quelques milliers d'années à la fois, le champ magnétique est écrasé et tiré avec plusieurs pôles poussant au hasard sur la surface de la Terre. Le dernier renversement complet s'est produit il y a environ 780000 ans.

L'histoire du champ magnétique, y compris les décalages et les inversions, est mise en évidence dans les archives géologiques. Les métaux trouvés dans les roches, y compris le fer, s'alignent avec le champ magnétique avant que les roches en fusion ne se solidifient ou sous forme de fragments contenant les métaux magnétiques alignés avec le champ magnétique et se déposent dans des couches de roches sédimentaires.

"Puisque la Terre est un endroit dynamique et en constante évolution, de nouvelles roches et leurs enregistrements magnétiques ont été générés en permanence tout au long de la période géologique", a déclaré Smirnov, ajoutant que ces enregistrements peuvent être préservés pendant des millions ou des milliards d'années..

Des enregistrements similaires se trouvent sur le fond de l'océan Atlantique où de nouveaux fonds marins sont constamment créés sur la dorsale médio-atlantique.

«Alors que la lave monte à la surface [à travers la longue fissure qui compose la crête], elle est fondue et les particules de fer en suspension dans la lave s'orientent dans la direction du champ magnétique dominant de la Terre», a déclaré Ingram. Au fur et à mesure que la lave se solidifie, elle verrouille les dépôts métalliques en place, et crée ainsi un enregistrement historique des changements et des inversions du champ magnétique terrestre..

Que signifient ces pôles errants et basculants pour la vie sur notre planète? Il n'y a pas de changements radicaux présents dans les archives fossiles pour la vie végétale ou animale pendant les changements et les inversions, selon la NASA, ce qui suggère que les effets de l'inversion des pôles sur la vie sont minimes. Bien que les scientifiques spéculent sur le fait que pendant les périodes de diminution de l'intensité du champ magnétique, davantage de rayonnement cosmique aurait pu atteindre la surface de la Terre et provoquer une augmentation du taux de mutation génétique et, par conséquent, donner un coup de pouce à l'évolution, a déclaré Smirnov..

Ressources supplémentaires:

• Regardez cette superbe visualisation de la magnétosphère terrestre depuis le laboratoire de visualisation scientifique de la NASA.
• Découvrez la mission magnétosphérique multi-échelle de la NASA pour comprendre comment les champs magnétiques autour de la Terre se connectent et se déconnectent.
• Consultez ces cartes des emplacements historiques des pôles magnétiques errants des centres nationaux d'information environnementale.