le Champ magnétique terrestre C'est l'effet magnétique que la Terre exerce et qui s'étend de son intérieur à des centaines de kilomètres dans l'espace. Il est très similaire à celui produit par un barreau magnétique. Cette idée a été suggérée par le scientifique anglais William Gilbert au 17ème siècle, qui a également observé qu'il n'est pas possible de séparer les pôles de l'aimant..
La figure 1 montre les lignes de champ magnétique terrestre. Ils sont toujours fermés, traversent l'intérieur et continuent à l'extérieur, formant une sorte de couverture.
L'origine du champ magnétique terrestre reste un mystère. Le noyau extérieur de la terre, en fonte, ne peut pas à lui seul produire le champ, car la température est telle qu'il détruit l'ordre magnétique. Le seuil de température pour cela est connu sous le nom de température de Curie. Par conséquent, il est impossible qu'une grande masse de matériau magnétisé soit responsable du champ.
Ayant écarté cette hypothèse, il faut chercher l'origine du champ dans un autre phénomène: la rotation de la Terre. Cela provoque une rotation non uniforme du noyau fondu, créant l'effet dynamo, dans lequel un fluide génère spontanément un champ magnétique..
On pense que l'effet dynamo est la cause du magnétisme des objets astronomiques, par exemple celui du Soleil.Mais jusqu'à présent, on ne sait pas pourquoi un fluide est capable de se comporter de cette manière et comment les courants électriques produits parviennent à rester.
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- Le champ magnétique terrestre est le résultat de trois contributions: le champ interne lui-même, le champ magnétique externe et celui des minéraux magnétiques de la croûte:
- Le champ magnétique est polarisé, présentant les pôles nord et sud, tout comme un barreau magnétique.
- Lorsque les pôles opposés s'attirent, l'aiguille de la boussole, qui est son pôle nord, pointe toujours vers le voisinage du nord géographique, où se trouve le pôle sud de l'aimant terrestre..
- La direction du champ magnétique est représentée sous la forme de lignes fermées qui quittent le sud magnétique (pôle nord de l'aimant) et pénètrent dans le nord magnétique (pôle sud de l'aimant).
- Dans le nord magnétique - et dans le sud magnétique également -, le champ est perpendiculaire à la surface de la terre, tandis qu'à l'équateur, le champ broute. (voir figure 1)
- L'intensité du champ est beaucoup plus élevée aux pôles qu'à l'équateur..
- L'axe du dipôle terrestre (figure 1) et l'axe de rotation ne sont pas alignés. Il y a un déplacement de 11,2 ° entre eux.
Le champ magnétique étant vectoriel, un repère cartésien XYZ d'origine O permet d'établir sa position.
L'intensité totale du champ magnétique ou de l'induction est B et ses projections ou composantes sont: H horizontalement et Z verticalement. Ils sont liés par:
-D, l'angle de déclinaison magnétique, formé entre H et le nord géographique (axe X), positif vers l'est et négatif vers l'ouest.
-I, l'angle d'inclinaison magnétique, entre B et H, positif si B est en dessous de l'horizontale.
L'aiguille de la boussole sera orientée dans la direction de H, la composante horizontale du champ. L'avion déterminé par B et H est appelé le méridien magnétique, tandis que ZX est le méridien géographique.
Le vecteur champ magnétique est entièrement spécifié si trois des grandeurs suivantes sont connues, appelées éléments géomagnétiques: B, H, D, I, X, Y, Z.
Voici quelques-unes des fonctions les plus importantes du champ magnétique terrestre:
-Les humains l'utilisent pour s'orienter à la boussole depuis des centaines d'années.
-Il exerce une fonction protectrice de la planète, en l'enveloppant et en déviant les particules chargées que le Soleil émet en permanence.
-Bien que le champ magnétique terrestre (30 - 60 micro Tesla) soit faible par rapport à ceux du laboratoire, il est suffisamment fort pour que certains animaux l'utilisent pour s'orienter. Il en va de même pour les oiseaux migrateurs, les pigeons voyageurs, les baleines et certains bancs de poissons.
-La magnétométrie ou la mesure du champ magnétique est utilisée pour la prospection des ressources minérales.
Ils sont connus comme les aurores boréales ou australes, respectivement. Ils apparaissent à des latitudes proches des pôles, où le champ magnétique est presque perpendiculaire à la surface de la Terre et beaucoup plus intense qu'à l'équateur..
Ils ont leur origine dans la grande quantité de particules chargées que le Soleil envoie en continu. Ceux qui sont piégés par le champ dérivent généralement vers les pôles en raison de l'intensité plus élevée. Là, ils en profitent pour ioniser l'atmosphère et dans le processus de la lumière visible est émise.
Les aurores boréales sont visibles en Alaska, au Canada et dans le nord de l'Europe, en raison de la proximité du pôle magnétique. Mais en raison de la migration de cela, il est possible qu'au fil du temps, ils deviennent plus visibles vers le nord de la Russie.
Bien que cela ne semble pas être le cas pour le moment, car les aurores ne suivent pas exactement le nord magnétique erratique..
Pour la navigation, en particulier sur les très longs trajets, il est extrêmement important de connaître la déclinaison magnétique, afin de faire la correction nécessaire et de trouver le vrai nord.
Ceci est réalisé en utilisant des cartes qui indiquent les lignes de déclinaison égale (isogonale), car la déclinaison varie considérablement en fonction de l'emplacement géographique. Cela est dû au fait que le champ magnétique subit continuellement des variations locales..
Les grands nombres peints sur les pistes sont les directions en degrés par rapport au nord magnétique, divisées par 10 et arrondies..
Aussi déroutant que cela puisse paraître, il existe plusieurs types de nord, définis par certains critères particuliers. Ainsi, on peut trouver:
Nord magnétique, c'est le point sur Terre où le champ magnétique est perpendiculaire à la surface. Là, la boussole pointe, et au fait, elle n'est pas antipodale (diamétralement opposée) avec le sud magnétique.
Nord géomagnétique, c'est l'endroit où l'axe du dipôle magnétique remonte à la surface (voir figure 1). Le champ magnétique terrestre étant un peu plus complexe que le champ dipolaire, ce point ne coïncide pas exactement avec le nord magnétique..
Nord géographique, l'axe de rotation de la terre y passe.
Au nord de Lambert ou de la grille, c'est le point de convergence des méridiens des cartes. Il ne coïncide pas exactement avec le nord vrai ou géographique, car la surface sphérique de la Terre est déformée lorsqu'elle est projetée sur un plan.
Il y a un fait déroutant: les pôles magnétiques peuvent changer de position en quelques milliers d'années, et cela se produit actuellement. En fait, on sait que cela s'est produit environ 171 fois auparavant, au cours des 17 derniers millions d'années..
La preuve se trouve dans des roches émergeant d'une faille au milieu de l'océan Atlantique. En sortant, la roche se refroidit et se solidifie, définissant la direction de l'aimantation terrestre pour le moment, qui est conservée.
Mais jusqu'à présent, il n'y a pas d'explication satisfaisante de pourquoi cela se produit, ni d'où vient l'énergie nécessaire pour inverser le champ..
Comme indiqué précédemment, le nord magnétique se déplace actuellement rapidement vers la Sibérie, et le sud se déplace également, bien que plus lentement..
Certains experts estiment que cela est dû à un écoulement à grande vitesse de fer liquide, juste en dessous du Canada, qui affaiblit le champ. Cela peut aussi être le début d'une inversion magnétique. Le dernier qui s'est produit il y a 700000 ans.
Il se peut que la dynamo à l'origine du magnétisme terrestre s'éteigne pendant un certain temps, soit spontanément, soit en raison d'une intervention extérieure, comme l'approche d'une comète par exemple, bien qu'il n'y ait aucune preuve de cette dernière..
Lorsque la dynamo redémarre, les pôles magnétiques ont changé de place. Mais il peut aussi arriver que l'inversion ne soit pas complète, mais une variation temporaire de l'axe du dipôle, qui reviendra finalement à sa position d'origine..
Il est réalisé avec des bobines de Helmholtz: deux bobines circulaires identiques et concentriques, à travers lesquelles la même intensité de courant passe. Le champ magnétique des bobines interagit avec celui de la Terre, donnant lieu à un champ magnétique résultant.
Un champ magnétique approximativement uniforme est créé à l'intérieur des bobines, dont la magnitude est:
-I est l'intensité du courant
-μou alors est la perméabilité magnétique du vide
-R est le rayon des bobines
-Avec une boussole placée sur l'axe axial des bobines, déterminez la direction du champ magnétique terrestre BT.
-Orientez l'axe des bobines de façon à ce qu'il soit perpendiculaire à BT. De cette façon, le champ BH généré dès que le courant est passé, il sera perpendiculaire à BT. Dans ce cas:
-BH est proportionnel au courant passé à travers les bobines, de sorte que BH = k.I, où k c'est une constante qui dépend de la géométrie desdites bobines: rayon et nombre de spires. Lors de la mesure du courant, vous pouvez avoir la valeur de BH. De sorte que:
BH = k.I = BT. tg θ
Donc:
-Différents courants sont passés à travers les bobines et les paires (je, tg θ).
-Le graphique est fait je vs. tg θ. Puisque la dépendance est linéaire, on s'attend à obtenir une droite, dont la pente m c'est:
m = BT / k
-Enfin, à partir de l'ajustement de la ligne par les moindres carrés ou par ajustement visuel, on procède à la détermination de la valeur de BT.
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