Vers une inversion du champ magnétique terrestre ?

dimanche 20 mars 2011
par  Neimad
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 Le champ magnétique terrestre


La magnétosphère est un champ magnétique qui entoure la Terre entre 800 et 1000 km d’altitude [1]. Il est produit par les mouvements qui animent le magma au centre de la Terre [2]. Les mouvements de ce magma qui contient du métal liquide (fer et nickel) produit un effet "dynamo", relayé par les océans de la surface (l’eau salée est conductrice).

Le dipôle de ce champ magnétique est décalé de 11° par rapport à l’axe de rotation de la Terre, c’est-à-dire que le pôle nord magnétique ne se situe pas au même endroit que le Pôle Nord. Le pôle magnétique bouge souvent autour de son axe. En janvier 2011, le pôle nord magnétique était situé à 675 km du pôle nord géographique et se déplaçait vers l’est à raison de 55 km/an. Le pôle sud magnétique se déplace encore plus vite que le nord [3].

Cela a évidemment un effet sur les boussoles : l’écart en France était de 3,5° en 1990 et de 0,5° seulement en 2011, car cet écart diminue de 0°8’ par an.

Trois facteurs peuvent modifier le champ magnétique terrestre et la position des pôles magnétiques :

  • les orages magnétiques provoqués par les éruptions solaires
  • l’activité volcanique par laquelle le magma se déplace à la surface
  • les pôles secondaires situés à plusieurs endroits de la terre, au nombre desquels on peut sans doute compter le Triangle des Bermudes [4] et peut-être aussi le lac Poyang en Chine [5]


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 Les mesures du champ magnétique


Des laboratoires terrestres mesurent le "bruit" radio provoqué par les particules rentrant dans l’atmosphère depuis le 19e siècle. Des radars spécialisés, les ionosondes, étudient la haute atmosphère (la ionosphère) à 500 km d’altitude [6].

Divers satellites mesurent également le champ magnétique terrestre :

  • 0S08 à une altitude de 500 km (il a fonctionné de 1978 à 1995 et n’est plus en activité)
  • SAMPEX est sur une altitude de 500 km environ mais avec une orbite plus elliptique qu’OSO8 (lancé en 1991, il fonctionne toujours actuellement)
  • NOAA14 à 18, dont le plus haut tourne autour de la Terre à 850 km d’altitude



 Les ceintures de Van Hallen


Les explosions de supernova et les vent solaires [7] produisent des particules énergétiques. Une partie de ces rayons ionisants est piégée sous la forme d’électrons et de protons faiblement chargés, à 25 000 km d’altitude, appelée "ceinture extérieure de Van Allen", du nom de son découvreur [8].

Une deuxième partie est piégée sous la forme de protons hautement énergétiques, à 5 000 km, nommée "ceinture intérieure de Van Allen" [9].

Une troisième et dernière partie atteint la magnétosphère qui la dévie vers les pôles, où leur action ionisante sur les atomes de la haute atmosphère (l’ionosphère) produit les aurores boréales (au Pôle Nord) et les aurores australes (au Pôle Sud) [10].


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 Le bouclier magnétique protège la vie et la technologie


La magnétosphère protège notre ADN des particules chargées d’énergie envoyées par le Soleil et le reste de l’espace (explosion de super-novas, quasars, etc.). Ces particules sont beaucoup plus puissantes que celles que produisent les accélérateurs du CERN près de Genève. On connaît leurs dangers par leurs effets sur les cellules des êtres vivants envoyés dans l’espace [11]. On peut donc dire que la magnétosphère représente pour nous un bouclier magnétique. De manière plus générale, ce bouclier est nécessaire au développement de la vie sur une planète.

Par comparaison, Mars a possédé un champ magnétique qui a aujourd’hui disparu. Mars était plus petite que la Terre, son noyau s’est refroidi plus vite, elle n’a donc plus de champ magnétique. Les scientifiques et les auteurs de science-fiction qui imaginent la terraformation de Mars oublient souvent l’absence de magnétosphère et le problème des rayons cosmiques.

Le bouclier magnétique protège également les transformateurs d’une surcharge sous l’effet d’un puissant vent solaire (chargé de protons). Autrement dit, les transformateurs des pylônes électriques.seraient grillés et no villes seraient coupées d’électricité. Les satellites de télécommuniation se protègent autrement [12] : ils se retournent pour faire "dos" au Soleil dans le cas d’une éruption solaire en direction de notre planète. Ils seraient détruits s’ils ne le faisaient pas. Les astronautes qui ont marché sur la Lune ont bénéficié d’un coup de chance en 1969 : si un vent solaire avait touché leur vaisseau, ils n’auraient jamais pu revenir sur Terre.

Les satellites en orbite autour de la Terre et les télescopes spatiaux, comme Hubble, ont également besoin du champ magnétique terrestre pour s’orienter [13].

Ainsi, on peut dire que le champ magnétique est une condition sine qua none au développement de la vie et des télécommunications [14].


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 L’inversion du champ magnétique terrestre


Le champ magnétique terrestre se retourne tous les 250 000 ans à 500 000 ans. Le dernier retournement en date remonte à 780 000 ans. Cela signifie un retard de 250 000 ans environ.

Une (…) étude démontre que les moments d’inversion sont marqués par une baisse d’intensité du champ magnétique terrestre. On suppose donc que, pendant ces périodes d’inversion, le champ magnétique terrestre passe par un minimum, avec une magnétosphère beaucoup plus faible, laissant passer les rayonnements cosmiques jusqu’à l’ionosphère.

Cet affaiblissement toucherait les pôles secondaires les uns après les autres, avant d’entraîner l’ensemble de la "dynamo" terrestre. Durant cette inversion, la Terre serait particulièrement exposée aux vents solaires.



 Les prémisses d’une inversion


Depuis 50 ans, on détecte une diminution du champ magnétique terrestre. L station Bulder au Colorado détectait un ralentissement du flux de particules à 300 km d’altitude en 1950. Aujourd’hui, ces particules ne sont plus freinées qu’à quelques centaines de kilomètres.

Cette diminution oblige les satellites et les téléscopes spatiaux qui s’orientent avec le champ magnétique, tels que le téléscope spatial Hubble, à fonctionner dans une zone de plus en plus restreinte.

Cette variation est inégale dans les deux hémisphères : la magnétosphère est 20% moins puissante dans l’hémisphère nord.

En 2002, les chercheurs du département de géomagnétisme et paléomagnétisme de l’Institut de physique du globe de Paris (IPG) publient une étude [15], selon laquelle quatre régions subissent des variations du champ magnétique. Ces régions seraient autant de pôles secondaires.

  • La première est située sous l’océan Pacifique, dans l’hémisphère Nord. Le champ magnétique y est particulièrement fort et la variation observée reste faible.
  • La seconde correspond à l’anomalie atlantique sud [16]. Dans cette zone, située dans le Pacifique, entre les îles Galapagos, la Terre de Feu, l’Afrique du Sud, la Namibie et les îles Cap-Vert, le magnétisme a diminué de manière importante [17], en passant de 48000 nanoteslas environ (le taux en Europe) à de 22000 nanoteslas seulement en son centre.
  • Les deux autres se situent aux pôles.

Cette étude conclut : "le mécanisme mis en œuvre dans les variations constatées pourrait être similaire à celui des inversions magnétiques".

En 2005, deux scientifiques : le Français géologue Jean-Jacques Orgeval et le géophysicien canadien Larry Newitt mesurent que le Pôle Nord s’est déplacé de près de 120kms en un an, soit une moyenne de 300 m par jour. Pour vérifier ces résultats spectaculaires ils sont retournés en avril 2007, en pleine Année Polaire Internationale au Pôle Magnétique.

Par ailleurs, les aurores boréales se multiplient en dehors du cercle polaire. Ainsi, le 15 février 2011, on attendait une aurore terrestre dans le ciel belge, mais le nuage de plasma a ralenti et est arrivé de jour dans l’atmosphère terrestre, si bien qu’il n’a pas pu être observé [18]. Des conditions météorologiques défavorables auraient également pu cacher le phénomène. L’extension des aurores "boréales", que l’on devrait appeler des aurores terrestres, dans des zones autrefois protégées par le bouclier magnétique, montrent une diminution du champ magnétique terrestre.

Cette "anomalie" pourrait annoncer une prochaine inversion des pôles :

(…) Les données des satellites tels que OSO8, NOAA (14 à 18), SAMPEX et les ionosondes apportent aujourd’hui une nouvelle vision de cette anomalie. Leurs mesures montrent inéluctablement la présence d’aurores terrestres. Des éléments nouveaux sur cette anomalie terrestre pourrait annoncer une prochaine inversion de polarité de la Terre d’ici 1000 ans [19].



 Une conséquence inattendue


En dehors des effets nocifs de ces rayons cosmiques sur la division cellulaire, certains auteurs entrevoient la possibilité de mutations du génome [20] :

Lors des inversions passées du champ magnétique, les laboratoires spécialisés dans les datations ont mis en évidence une hausse de radioactivité à la surface de la Terre. C’est l’augmentation de la radioactivité en général et notamment l’augmentation des isotopes radioactifs du carbone 14 qui pourraient être la cause d’une diversification des espèces terrestres par mutation [21].



 De nombreuses inconnues


Nous ne connaissons pas encore avec certitude les conditions, les effets et la durée d’une inversion des pôles magnétiques, d’une inversion des pôles. Mais le champ magnétique terrestre n’est pas immuable et il faut s’attendre à des variations plus importantes que celles que nous avons connues jusqu’ici. Il ne s’agit pas de catastrophisme, mais uniquement de prévention ou de gestion des risques [22].


Illustrations de l’article : images NASA libres de droit.

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The world is strange, it isn’t ?



[1] L’atmosphère est composée de différentes couches : la troposphère fait 11 km, la stratosphère se situe à 50 km d’altitude, suivie de la mésosphère à 80 km, de la ionosphère, de la thermosphère à 500 km et au-delà de l’exosphère et de la magnétosphère. A noter que la ionosphère peut monter jusqu’à 800 km par échauffement et dilatation de l’atmosphère dus aux vents solaires.

[2] Ces mouvements ont lieu à la surface du noyau terrestre.

[3] Les informations récentes proviennent de l’article de Patrick BARONI (AACCEA Astronomie, CEA Saclay, CLB CNRS), « le champ magnétique perd-il le nord ? », in L’Astronomie (Société astronomique de France), n°34/janvier 2011, pp. 16-22.

[4] Voir http://www.triangle-bermudes.com/theories-perturbations-electro-magnetisme.htm et http://www.triangle-bermudes.com/theories-nord-magnetique-vrai.html

[5] Voir http://www.lagrandeepoque.com/LGE/Science/Le-triangle-des-Bermudes-de-lOrient-le-lac-Poyang-de-Chine.html

[6] Voir les données en ligne : http://www.intermagnet.org/Data_f.php

[7] Quand le Soleil produit des éruptions de plasma, une grande partie de la matière retourne vers l’étoile grâce à son propre champ magnétique (ce qui explique les flammes en forme de boucle). Celui-ci se manifeste notamment par l’apparition de tâches solaires à sa surface, c’est-à-dire de zones refroidies par l’activité magnétique (5000°C au lieu de 6000°C). Les éruptions solaires s’accompagnent d’orages magnétiques qui peuvent perturber le champ magnétique terrestre, et de vents solaires chargés de protons qui pourraient jouer un rôle dans la production de nuages. Les nuages reflétant le rayonnement infra-rouge de la Terre, ils augmentent ainsi l’effet de serre… en même temps qu’ils filtrent le rayonnement solaire, qui est une source de chaleur pour la Terre. L’impact du Soleil sur le climat est délicat à évaluer.

[8] James Alfred Van Allen (1914-2006), physicien et astronome américain, découvrit les deux ceintures de radiations qui entourent la Terre à partir des données rapportés par Explorer 1 en 1958. Ce fut la première découverte apportée par un satellite.

[9] Ces ceintures forment des boucles autour des pôles magnétiques. Un satellite ou un astronaute doit les traverser très rapidement, car ils subiraient plusieurs millions de rads par heure. Or, si ces radiations peuvent faire des dégâts aux appareils électroniques d’un satellite, ils seraient mortels pour l’homme (500 rads suffiraient pour entraîner une dose mortelle de radiations).

[10] Voir http://www.astronomes.com/c1_solaire/p132_atmos.html

[11] Voir http://www.nmdb.eu/?q=node/344#Sec2

[12] Les satellites géostationnaires se situent à une altitude de 36000 km, très loin au-dessus de la ceinture intérieure de Van Allen. Cependant, ils croisent parfois - pour un court instant heureusement - la ceinture extérieure qui est électriquement chargée.

[13] Hubble possède différents systèmes pour s’orienter : un capteur par rapport au Soleil, six autres par rapport aux étoiles, une série de gyroscopes et un autre capteur par rapport au champ magnétique céleste. Voir [http://www.astrocosmos.net/article/…]->http://www.astrocosmos.net/article/…

[14] Une condition pour découvrir un jour de la vie (intelligente) sur une autre planète serait donc l’existence d’un champ magnétique suffisant pour résister aux vents solaires projetés par son étoile. Il y aurait donc un rapport à établir entre la taille de la planète (et son âge), la taille de l’étoile (et son âge), et la distance de la planète à l’étoile, soit R = Pta / Sta x d.

[15] Etude dirigé par Hugot Gauthier et publié dans la revue Nature. Voir Le Monde du 25.04.02.

[16] ou SAA (South Atlantic Anomaly

[17] "Il a fallu 50 ans pour passer d’une petite anomalie à un trou gigantesque". Cf. Patrick BARONI (AACCEA Astronomie, CEA Saclay, CLB CNRS), « le champ magnétique perd-il le nord ? », in L’Astronomie (Société astronomique de France), n°34/janvier 2011, p. 22.

[18] Voir http://www.rtbf.be/info/societe/detail_eruption-solaire-pas-d-aurore-boreale-cette-nuit?id=5623353

[19] Patrick BARONI (AACCEA Astronomie, CEA Saclay, CLB CNRS), « le champ magnétique perd-il le nord ? », in L’Astronomie (Société astronomique de France), n°34/janvier 2011, p. 22.

[20] Les mutations sont le plus souvent négatives (cancer…), mais il suffit qu’1% des mutations soient positives pour que la sélection naturelle fasse le reste…

[21] P. JEAN-BAPTISE, M. PATERN, "Carbone 14 et environnement global : variabilité naturelle et apports anthropiques", in Radioprotection, 2003, 38, n°3, pp. 377-390.

[22] Un risque ne doit pas être évaluer en fonction seulement de sa probabilité mais aussi des dommages qu’il peut provoquer au cas où cette possibilité se produirait. On peut ajouter aussi un troisième facteur : la capacité de l’homme à faire face à cette menace si elle devenait effective.


43 votes

Commentaires

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mercredi 5 février 2014 à 22h20 - par  Pitt

Il n’y a aucune simulation à ce jour capable de prédire le caractère de la prochaine perturbation du champ magnétique. Mais dans un cas comme dans l’autre (inversion/excursion) Le champ magnétique se retrouvera bouleversé : faible intensité du champ magnétique, apparition de pôles supplémentaires, etc, … Nous serons fortement exposé au radiation UV et au vent solaire, ce qui provoquera une hausse du nombre de cancer et également des pannes électriques général plus ou moins fréquente due aux interférences du vent/émission solaire. En espérant avoir répondu à votre question et attentes.

lundi 26 novembre 2012 à 20h41

bonsoir,

Ne serait t’il pas plus probable qu’une excursion plutôt qu’une inversion du champs magnétique se produise ?

Dans ce cas existe t’il une simulation permettant de définir des latitudes ou une certaine protection magnétique persisterait ?

Merci !

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