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Experiment with FizziQ
L'étude du champ magnétique terrestre permet d'aborder à la fois les domaines de la géophysique et celui de l'électro-magnétisme. Pour cette étude, le smartphone est un outil scientifique idéal grâce au magnétomètre extrêmement sensible présents dans la plupart des appareils.
Voici trois expériences qui peuvent être facilement réalisées avec un smartphone ou une tablette, en classe, sur le terrain ou à la maison :
Utiliser un magnétomètre comme boussole : https://www.fizziq.org/team/oriente-toi-avec-un-magnetometre
Déterminer la latitude magnétique : https://www.fizziq.org/team/pole-magnetique
Comment un courant électrique génère un champ magnétique : https://www.fizziq.org/team/loi-de-biot-savart
Attention : les smartphones récents ont des logiciels qui ajustent le champ magnétique en permanence pour compenser pour les éléments perturbateurs extérieurs (aimants, composés ferro-magnétiques, champs électriques, ...). Pour mesurer le champ magnétique sans interférence, il faut vérifier que le champ affiché est bien le champ magnétique brut (voir notre article sur ce sujet).
Experiment with FizziQ
Un bouclier pour l'humanité
Le champ magnétique terrestre est une force invisible qui joue un rôle clé dans la protection de notre planète et dans notre capacité à nous orienter. Il est généré par les mouvements du noyau externe, composé de fer liquide en convection, qui agit comme une dynamo naturelle. Ce champ magnétique forme une structure similaire à celle d’un dipôle magnétique, comparable à un immense aimant situé au centre de la Terre.
Un champ en trois dimensions
Le champ magnétique terrestre est un champ vectoriel, ce qui signifie qu’il a une direction et une intensité qui varient selon la position sur Terre. Il se compose de deux éléments principaux :
La composante horizontale : elle est essentielle pour la navigation car elle indique la direction du nord magnétique, utilisée par les boussoles.
La composante verticale : elle représente l’inclinaison du champ magnétique, qui change avec la latitude. À l’équateur magnétique, le champ est parfaitement horizontal, tandis qu’aux pôles magnétiques, il est presque vertical.
Nord Géographique vs. Nord Magnétique
Le nord magnétique ne coïncide pas exactement avec le nord géographique (l’axe de rotation de la Terre). Il se déplace lentement en raison des variations dans le noyau terrestre. Cette différence s’appelle la déclinaison magnétique, qui varie selon l’endroit où l’on se trouve et doit être prise en compte en navigation.
Un Champ magnétique en évolution
Le champ magnétique terrestre n’est pas fixe : les pôles magnétiques nord et sud se déplacent au fil du temps, et des inversions magnétiques (où le nord et le sud s’inversent) ont déjà eu lieu plusieurs fois dans l’histoire de la Terre. Ces changements sont étudiés par les scientifiques pour mieux comprendre les dynamiques internes de notre planète. On peut suivre l'évolution du pôle magnétique en suivant ce lien vers le NOAA.
Anomalies du champ magnétique
Le champ magnétique terrestre n'est pas parfaitement homogène. Il présente des anomalies magnétiques, qui sont des variations locales du champ dues à la présence de matériaux magnétiques dans la croûte terrestre. La valeur moyenne du champ magnétique terrestre est de 50 µT mais certaines régions, comme l'Atlantique Sud, présentent une intensité magnétique très différentes, influençant la navigation et le fonctionnement des satellites. L’étude de ces anomalies permet aux géophysiciens de mieux comprendre la composition interne de la Terre et l’histoire du champ magnétique, notamment les inversions magnétiques passées.
Un champ qui protège la terre
En plus de son rôle dans l’orientation, le champ magnétique terrestre est un bouclier naturel contre les particules chargées du vent solaire. Sans lui, l’atmosphère terrestre serait progressivement érodée, comme cela s’est produit sur Mars, qui ne possède plus de champ magnétique global. Sur Mars on ne pourra pas utiliser sa boussole et d'ailleurs une de nos activités parle de ce challenge pour les robots martiens : https://www.fizziq.org/team/perseverance-sur-mars
Comment le Mesurer ?
Aujourd’hui, grâce aux magnétomètres intégrés dans les smartphones, il est possible de mesurer et analyser le champ magnétique terrestre facilement. Ces capteurs permettent d’étudier la direction du champ, son intensité et même de localiser les pôles magnétiques en fonction de l’inclinaison mesurée.