La Terre et ses champs magnétiques

Il y a peu de temps, on pouvait lire dans les journaux, infos ou intox, que les hommes de Neandertal qui a priori avait un cerveau plus intense que le notre aurait disparu à cause de l'inversion des pôles magnétiques. J'aime à y croire. Car quelques soient les évolutions de la science, nous ne pourrons jamais maitriser complètement les humeurs de dame nature. Et cela est rassurant. Il y a dans l'univers des aimants en permanence, il s'agit de ferromagnétisme qui engendre des champs magnétiques aimantés les un aux autres. Si l'on descend au niveau moléculaire, on voit un petit champ magnétique polaire mais qui est totalement aléatoire. Si un ordre était bien définit cela pourrait devenir un aimant permanent, ce qui est totalement différent d'un champ magnétique fluctuant.

En 1269, Pierre de Marcourt a écrit un traité remarquable sur l'aimant, Epistola Petri Peregrini de Maricourt ad Sygerum de Foucaucourt, militem, de magnete (Lettre de Peter Peregrinus de Maricourt à Sygerus de Foucaucourt, soldat, au sujet de l'aimant).

En 1600, William Gilbert, un anglais crée le modèle TERRELLA : la terre est un aimant ! dans son premier ouvrage De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure (Du magnétisme et des corps magnétiques, et de Grand Aimant de la Terre). Il s'agit là d'une des premières hypothèses sur les champs magnétiques de la terre : soit une variation entre le pole nord magnétique et le pole nord géographique. C'est une déviation qu'il est bon de connaître quand on est marin ou militaire : la déclinaison magnétique terrestre.

En 1906, grâce à la théorie de la dérive des continents, qui venait d'être découverte Alfred Wegener publie en 1915 la première édition de son livre La genèse des continents et des océans, dans lequel il propose une nouvelle théorie associant géophysique, géographie et géologie. On découvre alors que les champs magnétiques peuvent s'inverser. Du pôle sud au pôle nord, et vice-versa.

Cependant quand ? Combien de fois depuis la naissance de la terre ? Sous quelle pression ? Réagit-il à une nouvelle loi ?

Les champs magnétiques seraient-ils alors chaotiques ? La théorie de Gilbert ne tient plus. La terre est composée d'un noyau de métal liquide, tout se passe à l'intérieur de la terre, sous la croute terrestre. Entre le solide et le liquide, le magma et les coulées.

En 1919, Sir Joseph Larmor propose une solution : c'est le mouvement de ce liquide qui amplifié par des courants électriques : produit des champs magnétiques, et cela explique les pôles terrestres : il s'agit de l'effet dynamo. Pour être plus précis il s'agit de la dynamo terrestre.

A propos de la dynamo solaire possible for the internal cyclic motion to act after the manner of the cycle of a self-exciting dynamo, and maintain a permanent magnetic field from insignificant beginnnings, at the expense,of some of the energy of the internal circulation». Conversion E cinétique en E magnétique

On prend conscience alors que la terre tourne autour du soleil. On regarde alors de plus près la photosphère pour mieux comprendre l'architecture du soleil. On reconnait qu'il a un cycle solaire de 11 ans, facilement visible par l'apparition des tâches solaires.

Si on regarde de près les tâches : on peut percevoir 2 trous noirs à la surface : c'est là où le jet sort puis ré-rentre : il s'agit de flux, de tubes, de réseaux magnétiques.


Les tâches sombres sont des zones où il y à le moins de mouvement et dont la température est la plus basse car aussi à la surface du soleil : Le soleil a aussi ses cycles magnétiques. Le dernier est en date de 1996, avec une pointe en 2001.

En 2011, nous sommes à la renaissance des tâches solaires qui avaient disparus, elles vont être de plus en plus nombreuses pour être au sommet en 2014.

Ce qui induit des vents solaires plus importants aussi car le soleil se réveille. Aussi l'interaction entre le soleil et la terre se voit surtout aux pôles : les aurores boréales : c'est là où les vents solaires s'infiltrent plus facilement sur la terre. Les champs magnétiques de la terre protègent le reste, cependant si l'arcade du champ magnétique est importante cela peut devenir dangereux pour toute vie sur terre car cela peut couper l'électricité ou faire pire. Le 13 mars 1989, une éruption du Soleil entraîne des variations du champ magnétique terrestre provoquant en outre l'écroulement du réseau électrique d'Hydro-Québec.

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Le cycle des 11 ans est très dérangeant pour les satellites en orbite de la terre qui apprécie moyennement de se faire souffler par un vent solaire. Cela peut être même pire quand il y a l'inversion des champs : car alors la terre n'est pas protégé des rayons néfastes du soleil, cela pourrait il être une possible voie d'extinction de la vie ? Cela ouvre t- il alors la porte à attirer des météorites ou corps étrangers ? En faisant un aparté, nous avons la lune qui nous a bien protégé : il suffit de regarder les impacts sur le côté sombre et non visible de l'astre pour s'en rendre compte. Mais la lune s'éloigne de la terre de 3 cm par an… Les recherches faites sur les vents solaires, définissent ce qu'on appelle le minimum de Maunder : une période glacière où les tâches solaires, soit l'activité du soleil était au plus bas. Peut-on revenir à une période aussi glaciaire ?

Sur terre, les chercheurs cherchent à reproduire cet effet dynamo. Les deux succès récents en dynamo fluide : Les dynamos de Riga et Karlsruhe reposent sur des prédictions théoriques de dynamo : (Ponomarenko, 1973) pour Riga et (G.O. Roberts, 1972) pour Karlsruhe.

1999 : l'étude des flux qui produisent des champs magnétiques : les deux premières dynamos expérimentales fluide.

2000 : expérience de RIGA : Un écoulement hélicoïdal infiniment long en contact électrique parfait avec le fluide environnant à l'arrêt.

Expérience RIGA

2007 Expérience VKS : Cadarache (Lyon, Paris, Saclay)

Première dynamo turbulente

Un tokamak est une installation capable de produire les conditions nécessaires pour obtenir une énergie de fusion.

Le projet ITER: International Thermonuclear Experimental Reactor : Le projet ITER

Malgré tout cela un problème subsiste : il se situe au niveau des superordinateurs : le calcul reparti sur ordinateur soit une simulation numérique découpée en cube pour chacun de ses process reliés entre eux soit 300 000 à 400 000 processus soit 10 puissance 12 Téra flops. Cela demande des ressources très onéreuses. A suivre.