Sciences · Terre et climat
Le champ magnétique terrestre
Le champ magnétique terrestre est produit par les mouvements du fer liquide du noyau. Il s’étend dans l’espace en une magnétosphère qui dévie le vent solaire et oriente les boussoles.
Mis à jour le 4 min de lecture
La Terre se comporte comme un gigantesque aimant légèrement incliné par rapport à son axe de rotation. Ce champ, d’une intensité de 25 à 65 microteslas en surface (environ cent fois moins qu’un aimant de réfrigérateur), suffit à orienter l’aiguille d’une boussole et, surtout, à créer autour de la planète un bouclier contre les particules du Soleil. Son étude a fourni l’une des preuves décisives de la tectonique des plaques.
D’où vient le champ magnétique ?
Le champ est entretenu par la géodynamo : dans le noyau externe, entre 2 890 et 5 150 km de profondeur, du fer liquide conducteur est brassé par la convection et par la rotation de la Terre. Ces mouvements produisent des courants électriques, qui engendrent à leur tour un champ magnétique (voir magnétisme).
Ce n’est pas un aimant permanent : au-delà d’environ 770 °C (point de Curie du fer), un matériau perd son aimantation, et le noyau est bien plus chaud. Sans mouvement du métal liquide, le champ disparaîtrait en quelques dizaines de milliers d’années.
Pôles géographiques et pôles magnétiques
En première approximation, le champ ressemble à celui d’un barreau aimanté (un dipôle) incliné d’environ 10° par rapport à l’axe de rotation. On distingue :
| Notion | Définition |
|---|---|
| Pôle Nord géographique | Point où l’axe de rotation traverse la surface |
| Pôle Nord magnétique | Point où l’aiguille d’une boussole pointe verticalement vers le bas |
| Déclinaison | Angle entre le nord géographique et la direction de la boussole |
| Inclinaison | Angle entre le champ et l’horizontale (nulle vers l’équateur magnétique, 90° aux pôles) |
Le pôle Nord magnétique se déplace : situé dans l’Arctique canadien au XXe siècle, il dérive vers la Sibérie. Sa vitesse a culminé vers 50 à 60 km par an au début des années 2000, puis a ralenti. Les cartes et systèmes de navigation utilisent un modèle mondial, le World Magnetic Model, mis à jour tous les cinq ans.
La magnétosphère, bouclier de la Terre
Dans l’espace, le champ forme une cavité, la magnétosphère, déformée par le vent solaire, un flux de particules chargées éjectées par le Soleil à quelques centaines de kilomètres par seconde :
- côté Soleil, elle est comprimée jusqu’à environ 10 rayons terrestres (60 000 km) ;
- côté nuit, elle s’étire en une longue queue de plusieurs centaines de rayons terrestres ;
- elle contient les ceintures de Van Allen, deux zones de particules piégées découvertes en 1958 grâce au satellite américain Explorer 1.
La magnétosphère dévie la plupart des particules du vent solaire. Une partie pénètre près des pôles et excite les gaz de la haute atmosphère : ce sont les aurores polaires. Lors des tempêtes magnétiques, provoquées par de violentes éruptions solaires, les satellites, les réseaux électriques et les communications radio peuvent être perturbés ; la tempête de Carrington, en 1859, a déréglé les télégraphes.
La magnétosphère contribue aussi à limiter l’érosion de l’atmosphère. Mars, qui a perdu son champ global il y a environ 4 milliards d’années, a vu une grande partie de son atmosphère s’échapper.
Les inversions du champ magnétique
Au cours des temps géologiques, le pôle Nord et le pôle Sud magnétiques se sont inversés des centaines de fois, à intervalles très irréguliers (de quelques dizaines de milliers à des dizaines de millions d’années).
- La dernière inversion complète, l’inversion Brunhes-Matuyama, date d’environ 780 000 ans.
- Des excursions, inversions brèves ou avortées, se produisent aussi. La plus connue, l’excursion de Laschamp, il y a environ 41 000 ans, a été identifiée dans des laves de la chaîne des Puys, en Auvergne.
- Une inversion prend généralement quelques milliers d’années, durant lesquels le champ s’affaiblit fortement sans disparaître.
C’est le géophysicien français Bernard Brunhes qui découvrit en 1906, dans des laves du Massif central, des roches aimantées en sens inverse du champ actuel.
Le champ magnétique, archive des continents
Lorsqu’une lave refroidit, ses minéraux magnétiques s’alignent sur le champ ambiant et en gardent la trace : c’est le paléomagnétisme. Dans les années 1960, la découverte de bandes d’aimantation alternée, symétriques de part et d’autre des dorsales océaniques, a prouvé que les fonds marins s’étendent et confirmé la dérive des continents.
Le champ s’affaiblit-il ?
L’intensité moyenne du champ a diminué d’environ 9 % en deux siècles. Une zone de champ particulièrement faible, l'anomalie de l’Atlantique Sud, s’étend entre l’Amérique du Sud et l’Afrique : les satellites qui la traversent y reçoivent plus de rayonnements. La mission européenne Swarm, lancée en 2013, suit ces évolutions. Rien ne permet de prédire une inversion prochaine : le champ actuel reste plus intense que sa moyenne sur le dernier million d’années.
Questions fréquentes
Une inversion du champ magnétique serait-elle dangereuse ?
Les archives géologiques ne montrent aucune extinction liée aux inversions passées. Un champ affaibli exposerait davantage les satellites et les réseaux électriques aux tempêtes solaires ; l’atmosphère continuerait de protéger la surface de l’essentiel des rayonnements.
Pourquoi la boussole n’indique-t-elle pas exactement le nord ?
Parce que les pôles magnétiques ne coïncident pas avec les pôles géographiques. L’écart, la déclinaison, varie selon le lieu et le temps ; en France, il est aujourd’hui faible, de l’ordre de quelques degrés.
Qui a découvert que la Terre est un aimant ?
Le médecin anglais William Gilbert l’a proposé en 1600 dans son traité De Magnete, en comparant la Terre à une sphère aimantée.