GÉOMAGNÉTISME ou MAGNÉTISME TERRESTRE

La Terre possède un champ magnétique global de grande échelle, appelé champ géomagnétique, qui s’étend sur plusieurs dizaines de milliers de kilomètres dans l’espace environnant. Ce champ est principalement généré par les lents mouvements de convection du métal liquide à l’intérieur du noyau terrestre. D’autres sources contribuent au champ géomagnétique : certaines sont internes à la Terre, comme les roches aimantées de la croûte et les courants électriques circulant dans le sous-sol et les océans ; d’autres sont externes, comme les courants électriques circulant dans les couches ionisées de l’atmosphère et l’environnement spatial proche de la Terre. Ce champ géomagnétique forme une « enveloppe », appelée magnétosphère, qui protège la Terre du flux de particules chargées en provenance du Soleil – le vent solaire –, dont seulement une petite partie pénètre dans la magnétosphère.

En raison de la diversité de ses sources, le champ géomagnétique varie sur un large spectre d’échelles de temps et d’espace. L’un des objectifs du géomagnétisme, la branche des géosciences qui étudie le champ géomagnétique, est de caractériser le mieux possible les variations spatiales et temporelles de celui-ci, grâce à des mesures et des modèles géomagnétiques. Un autre objectif du géomagnétisme est de comprendre les processus physiques par lesquels le champ géomagnétique est généré, ainsi que les propriétés de ses sources. Dans le noyau, le champ est généré par un processus appelé « géodynamo », dont le fonctionnement est de mieux en mieux compris. Les autres sources contribuant au champ géomagnétique sont généralement mieux appréhendées car, externes, elles peuvent faire l’objet d’observations in situ, contrairement au noyau.

L’une des propriétés les plus fascinantes du champ magnétique terrestre est sa propension à s’inverser, c’est-à-dire à changer de polarité à l’échelle globale : le pôle Nord devient le pôle Sud et vice versa. Ces inversions se produisent de manière irrégulière et imprévisible, en l’état actuel des connaissances. La dernière inversion s’est produite il y a 780 000 ans et plusieurs centaines d’inversions ont été recensées au cours de l’histoire de la Terre. Certaines sont espacées de seulement quelques dizaines de milliers d’années, d’autres de plusieurs dizaines de millions d’années. L’étude du champ géomagnétique ancien à partir de l’aimantation des roches ou d’éléments archéologiques est l’objet du paléomagnétisme (cf. paléomagnétisme). L’analyse de ces séquences d’inversions des pôles magnétiques par les méthodes du paléomagnétisme a fortement contribué à formuler la théorie de l’expansion océanique de part et d’autre des dorsales océaniques dans le cadre de la théorie de la tectonique des plaques dans les années 1960 et suivantes.

Le champ magnétique terrestre a très tôt suscité l’intérêt des scientifiques, d’abord en Chine, puis en Europe à partir du Moyen Âge. En 1600, l’Anglais William Gilbert arriva à la conclusion que le comportement de la boussole résultait d’un effet magnétique de la Terre dans son ensemble : Magnus magnes ipse est globus terrestris (« La Terre elle-même est un grand aimant »). Depuis cette date, le champ magnétique terrestre n’a cessé d’être un objet d’étude pour les astronomes et les physiciens, en raison du mystère entourant son origine, qui ne sera véritablement élucidée qu’au xx^e siècle, mais aussi pour ses applications pratiques, en particulier pour la navigation, l’exploration géophysique et la détection des tempêtes solaires. Ainsi, aujourd’hui, le géomagnétisme est à la fois une science fondamentale et une science appliquée aux nombreuses retombées économiques.

Histoire des observations et des mesures du champ magnétique terrestre

Pour caractériser complètement le champ magnétique terrestre en un point de l’espace, il faut le mesurer selon ses trois composantes. Par convention, on note X, Y et Z les composantes du champ magnétique terrestre pointant vers le nord, vers l’est et verticalement vers le bas, respectivement. Le champ peut aussi être défini au moyen d’autres grandeurs : le module, appelé aussi intensité et noté F ; la composante horizontale, notée H ; l’angle par rap [...]

Éléments du champ magnétique terrestre

Dans ce référentiel, X, Y et Z sont les composantes pointant respectivement vers le nord, vers l'est et verticalement vers le bas, respectivement. F est l'intensité, H la composante horizontale, D la déclinaison et I l'inclinaison. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Éléments du champ magnétique terrestre
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Carte de la déclinaison du champ magnétique établie par Edmund Halley
Crédits : D.R.

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Instrument DI-flux de mesure du champ magnétique terrestre
Crédits : A. Chulliat

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Cartes de l’inclination, de la déclinaison et de l’intensité du champ magnétique
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