Déterminer la latitude magnétique à l'aide du magnétomètre et de l'inclinomètre

Notions abordées :

Champ magnétique terrestre : comprendre son orientation et ses variations géographiques.

Inclinaison magnétique : mesurer l’angle du champ magnétique par rapport à l’horizontale.

Latitude magnétique vs. latitude géographique : explorer pourquoi ces deux notions diffèrent.

Modélisation du champ terrestre : relier les observations au modèle du dipôle magnétique.

Manipulation proposée :

Dans cette expérience, nous allons utiliser un magnétomètre et un inclinomètre pour mesurer l’inclinaison magnétiquedu champ terrestre à notre emplacement. Cette mesure nous permettra ensuite d’estimer la latitude magnétique à l’aide de la relation mathématique :

tan⁡(L)=2tan⁡(i)

où i est l’inclinaison magnétique et L la latitude magnétique.

Déroulement de la manipulation :

1. Mesurer l’Inclinaison Magnétique :

   • Ouvrir FizziQ et activer l’instrument Magnétomètre.

   • Identifier l'instrument qui donne le champ magnétique selon l'axe Y

   • Faire varier l’orientation du smartphone et noter la direction où le champ selon Y est maximal.

   • En utilisant le mode d'enregistrement double (Duo), mesurer simultanément le champ magnétique selon Y et l’angle entre le smartphone et l’horizontale.

2. Déterminer la Latitude Magnétique :

   • Appliquer la formule tan⁡(L)=2tan⁡(i) pour calculer L.

   • Comparer le résultat avec la latitude géographique du lieu.

   • Observer les différences et discuter de leurs origines.

     
     

Explication des termes clés :

Inclinaison Magnétique

L’inclinaison magnétique est l’angle formé entre les lignes du champ magnétique terrestre et le plan horizontal. Elle indique si le champ est plus horizontal (équateur magnétique) ou plus vertical (pôles magnétiques) :

• À l’équateur magnétique, l’inclinaison est 0° (le champ est parallèle au sol).

• Aux pôles magnétiques, l’inclinaison est 90° (le champ est perpendiculaire au sol).

• Aux latitudes intermédiaires, l’angle varie progressivement.

  
  

Dipôle Magnétique

Le champ magnétique terrestre peut être modélisé comme un dipôle magnétique, c’est-à-dire un champ produit par un aimant géant situé au centre de la Terre. Ce modèle permet d’expliquer la direction des lignes de champ, qui sortent du pôle sud magnétique et entrent par le pôle nord magnétique, formant une structure similaire à celle d’un aimant droit.

Latitude Géographique vs. Latitude Magnétique

• Latitude Géographique : Définie par rapport à l’équateur terrestre, elle est mesurée en fonction de l’axe de rotation de la Terre.

• Latitude Magnétique : Basée sur l’équateur magnétique, qui est perpendiculaire à l’axe du champ magnétique terrestre et non à l’axe de rotation.

Comme l’axe du dipôle magnétique terrestre est incliné d’environ 11° par rapport à l’axe de rotation terrestre, la latitude magnétique d’un lieu est différente de sa latitude géographique.