Inversement des pôles magnétiques : mieux comprendre !

Inversion des pôles : pas de place au hasard sur Terre

Le phénomène très spectaculaire de l'inversion des pôles magnétiques terrestres ne se produirait pas de façon aléatoire comme le pensaient jusqu'ici les scientifiques. Les travaux de l'université de Calabre penchent plutôt pour une sorte de « mémoire » de la Terre, qui reproduirait l'inversion selon une distribution temporelle particulière.

C'est déjà arrivé quelques centaines de fois en 160 millions d'années… Quand le Nord devient Sud, on parle d'inversion des pôles magnétiques. La dernière fois, c'était il y a 780 000 : un événement appelé inversion Brunhes-Matayama. A quand le prochain épisode ?

Ce phénomène naturel, parmi les plus étonnants qui soient, est étudié depuis longtemps et la question est presque d'actualité. En effet les conséquences sont immenses même si le processus n'est pas instantané, l'inversion complète de polarité de la planète pouvant prendre plusieurs centaines d'années. Pendant une durée très courte, au moment de l'inversion totale, on assiste à une disparition du champ magnétique terrestre et la planète ne se trouve plus protégée des radiations venant de l'espace. Le bombardement cosmique aurait ainsi entraîné par le passé des extinctions massives d'espèces ainsi que l'apparition de nouvelles. Or, un certain nombre de données, comme l'affaiblissement du champ magnétique total constaté depuis plus d'un siècle pourrait laisser présager d'une possible inversion magnétique d'ici quelque milliers d'années.

Mais le phénomène par lui-même n'est pas réellement expliqué. Dans ce contexte, une équipe italienne menée par Vincenzo Carbone (1) montre que les événements ne se produiraient pas de façon aléatoire, comme on a pu le penser jusqu'ici, mais surviennent en « grappes » (clusters) selon des séries révélant une sorte de mémoire magnétique de la Terre

La Terre garde une mémoire magnétique

Selon l'état de la science, les géophysiciens pensent que le noyau de la Terre se comporte comme une sorte de dynamo géante produisant un champ magnétique. Celle-ci peut s'arrêter de fonctionner de façon spontanée ou suite à un choc, comme l'impact d'un objet céleste, puis repartir avec des directions de champs magnétiques différentes. D'après la théorie qui prévaut, l'inversion des pôles obéirait à une distribution de Poisson, qui permet de calculer la probabilité d'apparition d'événements durant un temps défini lorsque ceux-ci sont indépendants les uns des autres et aléatoires. Mais si l'on en croit Carbone, qui a procédé à une analyse statistique fouillée et minutieuse de différents échantillons de données physiques et géologiques attribuées à des périodes d'inversion, la séquence d'apparition répond à une distribution de Lévy. Explication : les événements apparaissent dans le temps de façon corrélée, par grappes (« clusters ») et non plus de manière aléatoire et indépendamment les uns des autres.

Cette « mémoire » de la Terre est une avancée dans la compréhension des phénomènes géomagnétiques, et pourrait permettre d'une certaine façon une prévision. Les chercheurs italiens souhaitent bâtir un modèle dynamique pour décrire le processus d'inversion, afin d'aider à mieux comprendre les mécanismes physiques qui en sont à l'origine.

(1) Physics/0603086, The clustering of polarity reversals of the geomagnetic field, V. Carbone, L. Sorriso-Valvo, A. Vecchio, F. Lepreti, P. Veltri, P. Harabaglia, I. Guerra

Source :http://www.futura-sciences.com/

Les pôles géographiques et magnétiques

Vous connaissez les pôles nord et sud points extrêmes de notre planète par lesquels passe l'axe de rotation de la terre et vers lesquels convergent tous les fuseaux horaires du monde. Ces pôles sont des lieux de froid intense et assez hostiles à la vie. Ce sont les pôles géographiques.

Ceux-ci correspondent à peu près aux pôles magnétiques (à quelques centaines de km près et surtout de façon opposée). Le pôle nord magnétique se situe à proximité du pôle sud géographique et vice-versa. Ces pôles sont dus à un champ magnétique interne à la planète (voir ici) et les lignes de ce champ sortent par un point appelé pôle nord et se dirigent vers un point à l'opposé de la Terre appelé pôle sud.

Le pôle nord géographique et le pôle sud magnétique sont séparés de quelques centaines de km. En effet si le pôle nord géographique est un point qui ne bouge pas, le pôle sud magnétique se déplace lentement aux alentours du pôle nord géographique et se situe actuellement au nord du Canada. Quand vous utilisez votre boussole, elle vous indique donc le nord du Canada soit une direction presque au nord géographique (mais pas tout à fait et il y a une différence d'environ 4°). Si vous êtes vers le pôle nord géographique, votre boussole vous indique toujours le nord du Canada comme nord...donc vers le sud...cocasse non?

Origine et rôle des pôles magnétiques

Comme dit plus haut, les pôles sont dus à un champ magnétique interne à la planète. Le coeur de notre planète est un noyau de fer liquide et très chaud en rotation (donc animé d'un mouvement).

Les mécanismes sont mal compris mais partons du principe de physique qu'un champ magnétique crée un courant électrique sur un métal en mouvement et vice-versa et  supposons qu'au départ nous ayons dans ce noyau des atomes de fer orientés préférentiellement dans une direction donnée. Ces atomes vont alors créer comme dans un barreau de fer magnétique un champ magnétique qui aura une direction privilégiée même si il est de faible intensité. Ce champ crée sur le métal (noyau de fer!) en rotation des lignes de courants électriques. Ces courants créent alors à leur tour un champ magnétique sur notre boule de métal qui vient s'ajouter au petit champ initial.

Au final un équilibre se crée avec un champ magnétique bien orienté et bien réel. Ce champ possédant un pôle sud vers notre pôle nord  actuellement.

Ce champ constitue autour de la Terre un maillage de lignes de champ (les ceintures de Van Halen) qui piègent (magnétiquement donc) toutes les particules électriques se promenant dans les environs. Ces particules principalement d'origine solaire bombarderaient notre planète lors des fameuses éruptions solaires et ne laisseraient que bien peu de chances à la vie de se développer. Fort heureusement, elles sont piégées et sont canalisées vers les pôles nord ou sud selon leur charge électrique) où elles brûlent dans la très haute atmosphère en éclairant le ciel de mille couleurs: les aurores boréales (au nord) et les aurores australes (au sud).

L'inversion des pôles dans l'histoire

Lors des éruptions volcaniques, certains atomes (le fer notamment) des roches en fusion  (température comprise entre 700 et 1200°C) cristallisent avec des atomes d'oxygène en molécules de magnétite Fe2O3. Tant que la température est élevée, les cristaux de magnétite sont insensibles à l'aimantation ambiante due au champ magnétique terrestre. Mais dès que la température passe sous les 580°C (température dite de Curie), ces cristaux s'orientent dans le sens du champ magnétique (ou plutôt les spins, moment magnétiques internes à la molécule). La roche volcanique va donc garder une trace pour toujours (sauf si elle à nouveau chauffée à plus de 580°C) de l'orientation du champ magnétique terrestre au moment de son refroidissement.

On retrouve donc des roches volcaniques nous indiquant le nord géographique (donc le sud magnétique) jusque -700000 ans. Mais avant cette date, les roches pointent vers le sud. Le sud magnétique était donc au pôle sud! puis vers -820000 ans de nouveau vers le nord et ainsi de suite. On a très vite compris que le pôle sud magnétique ne se contentait pas de bouger lentement aux alentours du pôle nord, il migre carrément au pôle sud géographique de temps en temps!

Encore plus surprenant, une même coulée de lave (coulée sur quelques semaines donc) a dévoilé un rapide changement d'orientation qui montre que cette inversion peut ne prendre que quelques jours ou semaines. Cela signifie qu'après 700000 ans passée avec un pôle sud magnétique au nord, il peut se retrouver l'été prochain au sud!

Le phénomène actuel

Or les scientifiques notent depuis quelques décennies une rapide décroissance de l'intensité de notre champ magnétique. On s'interroge toujours sur l'origine de cette décroissance  (certains pensent que notre noyau est en train de s'arrêter de tourner...voir le film "The core fusion") mais d'autres émettent l'idée d'une inversion prochaine des pôles (quelques décennies ou siècles maximum, c'est très peu sur l'âge de la Terre).

Une université américaine a même réussi à simuler un tel changement grâce à un supercalculateur. Ils sont arrivés à la conclusion que l'inversion est soudaine (hypothèse confirmée par nos laves) mais que le pôle sud magnétique ne passe pas comme ça comme par magie du nord au sud géographiques. En fait il apparaît (dans la simulation) une tâche d'inversion dans les 2 hémisphères, c'est à dire un endroit où le pôle nord est magnétiquement dans l'hémisphère nord n'importe où. Puis de nombreuses tâches apparaissent puis grandissent et le pôle nord magnétique s'installe rapidement dans l'hémisphère nord et vice-versa.

Pour recréer en laboratoire un champ magnétique dans des conditions proches de ce qui se passe au cœur de la Terre, du Soleil, ou d’autres corps de l’univers, des chercheurs de l’expérience VKS ont brassé 160 litres de sodium liquide dans un cylindre, grâce à deux turbines. Au-delà d’une certaine vitesse –le seuil critique s’établit à 1.000 tours par minute- des courants électriques se créent dans le fluide conducteur et engendrent un champ magnétique.

Tant que les deux turbines tournent à la même vitesse, le champ magnétique est constant. En revanche, lorsque les turbines tournent à des vitesses différentes, le champ magnétique commence à se comporter de façon plus erratique. A certaines vitesses de rotation, le champ diminue au point de presque disparaître, avant de réapparaître inversé. (Cependant la simulation est encore loin de la réalité car il est difficile de simuler la fluidité du noyau terrestre associée à la vitesse de la rotation de notre belle planète bleue)

Impact sur not vie

Pendant cette inversion...Imaginons pour commencer nos boussoles! Si une tâche de pôles nord magnétique apparaît par exemple sur¨Paris, les boussoles de toute la France indiqueront donc le sud à Paris et le nord dans toute autre direction opposées à paris!

Tous les instruments basés sur le sud magnétique seront inefficaces (instrument de vol des avions par exemple) et il faudra repenser tout cela.

Mais surtout, le champ magnétique sera totalement désorganisé avec des petites pôles nord à droite à gauche. Le champ global de la planète aura considérablement diminué!. Or rappelez vous son rôle protecteur de notre planète contre les éruptions solaires! Les particules de vents solaire attaqueront la planète sous tous les angles provoquant des cancers beaucoup plus fréquents (mais les scientifiques estiment qu'une bonne partie de la population en survivra).

En compensation, nous aurons des orages magnétiques un peu partout sur la planète (orages dus au vent solaire) et des aurores un peu partout donc. Si nos jours sont un calvaire pour nos organismes bombardés de particules nocives, nos nuits seront des plus féeriques!

Si cette hypothèse d'inversion est bien en train de se produire, le champ magnétique a bel et bien diminué et laisse donc un peu plus passer les particules de vent solaire qui brûlent sous des latitudes un peu plus basses donc. Plus de chance d'observer des aurores sous nos latitudes désormais! A vos appareils photo!

Source : http://sommeteo.free.fr/