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CHAPITRE 3

La Terre vue par la géophysique

 

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C - Le magnétisme

Voir cours_2012_2013_magnetisme.ppsx. Les aurores polaires, draperies de lumière mouvante rose à vert bleuté visibles sous les hautes latitudes, ont longtemps hanté l’imaginaire humain. Elles constituent la première manifestation observable de l'activité magnétique de la planète. On a pu montrer par satellite et par des observations coordonnées aux deux pôles que ces phénomènes y sont simultanés et partiellement symétriques.

1 - le champ magnétique terrestre,

La boussole est un instrument connu en Chine au début de notre ère, peut-être même au II° siècle avant J.C. Elle n'arrive en Europe qu'à la fin du XII°. Roger Bacon (1216), puis Petrus Pérégrinus (1269), notent que si l'aiguille aimantée pointe toujours dans la même direction, il n'y a pas forcément un lien ni avec l'étoile polaire, ni avec des masses de roches magnétiques, éparses sur la surface connue de la Terre. Pérégrinus définit le concept de la polarité magnétique. Au XVI°, l'observation de l'inclinaison magnétique (Fig. 27a, angle avec l’horizontale dans le plan du méridien magnétique) impose définitivement l'idée que le champ magnétique n'est pas lié à une étoile mais à la Terre elle-même.

Fig. 27a: Le champ magnétique terrestre.

La non coïncidence des pôles magnétiques avec l'axe de rotation de la Terre (déclinaison, angle entre les directions des pôles magnétique et géographique, déclinaison positive vers l’est et négative vers l’ouest, Fig. 26) était connue des chinois à l'époque où la boussole arrive chez nous. Nous en refaisons la découverte à cette époque, et Gilbert énonce en 1600 que le champ magnétique terrestre est un dipôle et qu'il est interne à la planète. Au début du XIX°, Gauss formule la théorie du magnétisme, mettant en évidence la prépondérance du champ dipolaire sur les champs multipolaires avec la distance. A la surface de la Terre, 90% du champ est assimilable à un dipôle, incliné de 11.5° sur l'axe de rotation de la Terre (fig. 27b).

Fig. 27b: champ dipolaire théorique

http://magnet-therapy-24.blogspot.fr/2011/11/earths-magnetic-fields-and-how-it.html

En un point donné de la surface terrestre et à un moment donné, le champ F est défini (Fig. 26) par sa déclinaison D, son inclinaison I et son intensité, qui varie de l'équateur au pôle, entre 33000 et 70000 nano Teslas actuellement.

Relation entre Tesla, Oersted, et gamma

Restons quelques instants sur le champ dipolaire. Il pourrait avoir une origine externe tout aussi bien qu’une cause interne. En première approximation, on admet qu'aucun champ électrique ne perturbe le champ terrestre.

 

Autrement dit, aucune ligne de courant ne recoupe la surface de la Terre, Gauss considère que le champ dipolaire de la Terre considérée comme une sphère de rayon R, peut être dérivé du potentiel V, fonction qui satisfait aux équations de Laplace.

Le potentiel V, en un point de la sphère peut alors être représenté par une série d'harmoniques sphériques de degré n et d'ordre m de la forme:

Zone de Texte: V=RS¥	Sn Pmn(q)[  {(ge)mn(r/R)n+(gi)mn(R/r)n+1} Cos mf
	    n=1	    m=0       +{(he)mn(r/R)n+(hi)mn(R/r)n+1}Sin mf]
où :
	Pmn(q) est la fonction harmonique sphérique de Schmidt;
   q et f sont respectivement les latitude et longitude magnétiques;
   g et h sont les coefficients de Gauss, pour les sources;
   e et i  sont respectivement externe et interne à la sphère.

Gauss montra en 1839 non seulement que l'approximation selon laquelle aucun courant électrique extérieur perturbant le champ terrestre était satisfaisante, mais qu'en outre les coefficients ge et he pouvaient être considérés comme nuls pour rendre compte de l'essentiel du champ dipolaire à la surface de la Terre. Le champ terrestre pouvait donc bien être considéré comme d'origine interne.

2 - Le champ déformé de la magnétosphère

En s'éloignant dans l'espace, la magnétosphère (cf. Chp. 5.C.2) est très fortement déformée (Fig. 28a).

Fig. 28: a) champ magnétique terrestre comprimé et raccordé au champ solaire ;

Fig. 28: b) piégeage des particules dans les vortex (aurore)

Elle est confinée par la pression du vent solaire (particules chargées, protons, électrons, ions H+, He2+, constituant un plasma contenant en moyenne 10 particules/cm3) animé d’une vitesse de quelques 300 Km sec-1dans le plan équatorial solaire à 800 Km sec-1 au voisinage du pôle solaire. A l’image de l’onde de choc supersonique, le vent solaire provoque une onde de choc sur la face avant de la magnétosphère. Le vent solaire a aussi pour effet d’étirer le champ magnétique solaire jusqu’aux confins de notre système. Dans la magnétopause, limite d’influence de la magnétosphère, les champs solaire et terrestre fusionnent. On parle de reconnections des lignes de champ.

La déformation de la magnétosphère est permanente et considérable. Elle s’étend à environ 65000 Km en direction du soleil, soit environ 10 rayons terrestres seulement, mais à plus de 1000 rayons terrestres du côté nuit ! La “ densité ” de la magnéto gaine est de l'ordre de 1000 particules/cm3.

En temps ordinaire, l'essentiel du vent solaire est dévié par la magnétosphère et les particules solaires ne parviennent pas jusqu’à l’ionosphère terrestre. Lors des tempêtes solaires, le flux de particules est considérablement accéléré. Mesurée en 2001, la vitesse des électrons atteignait 750 Km.sec-1. Selon leur incidence, les particules sont soit détournées par les lignes du champ terrestre soit piégées et dirigées vers la corne polaire (vortex, fig. 28b), nourrissant l’ovale auroral en particules (Fig. 29, degré d’ionisation des ovales nord et sud au moment de l’écriture de ces lignes). Si l’énergie des particules est suffisante (cas les vents solaires issus d’éruptions) elles descendent jusque dans la « basse » atmosphère. Elles y produisent de la lumière dans l’ovale auroral, les aurores boréales et australes, grossièrement symétriques et simultanées (cf. . Fig. 29), en ionisant l'atmosphère très raréfiée au-delà de 70 Km (ionosphère). Nous y reviendrons lors de la description de l’atmosphère (Chp. 5.C.2).

Fig. 29 : Enregistrement du 08 07 2013 à 12h 35. le site http://www.swpc.noaa.gov/pmap/index.html

montre (en léger différé = 2h30) l’état d’ionisation des zones polaires. Plus la zone est rouge plus la chance de voir une aurore est grande. La flèche rouge indique le sens du midi solaire vrai.

Lors d'éruptions solaires particulièrement fortes, les satellites et les systèmes électriques au sol peuvent être endommagés (on parle d’électrons tueurs de satellites), les compas et les liaisons radios.

3 - Le champ terrestre est actif

En 1634, Gellibrand découvrit que la déclinaison et l'inclinaison varient lentement avec le temps. L'accumulation des relevés faits depuis lors a montré que la position des pôles magnétiques terrestres a varié de façon importante (plusieurs dizaines de degrés de longitude, (Fig. 30).

Fig. 30 : variation séculaire du champ magnétique

http://www.ipgp.fr/pages/06030302.php

 

Cette variation séculaire du champ est trop rapide pour être expliquée par un phénomène superficiel tel que la dérive des continents. On a longtemps attribué la variation séculaire à un phénomène de précession du champ dipolaire (rotation de l'axe du dipôle autour d'un axe constant, à la manière d'une toupie) mais les mesures obtenues sur des fours de potiers datés (depuis le début du 1° Millénaire en Europe) et conservés en place ne viennent pas s’aligner sur l’ovale espéré, infirmant cette hypothèse. La variation séculaire n’est pas donc pas encore clairement expliquée de nos jours. En outre on a pu montrer qu'en Europe occidentale, le champ magnétique a régulièrement décru depuis le ~VI° siècle jusqu’à sa valeur actuelle, perdant environ 50% de son intensité.

Fig. 31 : Courbe d’hystérésis des corps Ferromagnétiques

On sait depuis Pérégrinus que le champ propre des matériaux observés en surface reflète le caractère ferromagnétique de certains minéraux ferrifères qui les constituent. Contrairement aux substances diamagnétiques ou paramagnétiques dont l’aimantation acquise sous l’effet d’un champ extérieur cesse avec ce champ, les corps ferromagnétiques sont capables d'enregistrer le champ existant et de le conserver ensuite, sauf pour une valeur faible de ce champ. L’aimantation J acquise par un corps ferromagnétique est fonction de l’intensité du champ appliqué H, jusqu’à saturation de l’aimantation Js (Fig. 31).

L’aimantation acquise ne peut donc dépasser la valeur de Jc, quel que soit H. Lorsque le champ appliqué H cesse, l’aimantation J décroît jusqu’à Jr, aimantation rémanente, mais ne s’annule pas. On peut faire disparaître cette aimantation rémanente en appliquant au corps aimanté un champ inverse, dit coercitif (Hc). En faisant varier le champ H entre deux valeurs identiques mais de sens opposé, on obtient ainsi une courbe fermée d’aimantation appelée hystérésis. Les champs que l’on mesure sur des roches contenant des minéraux ferromagnétiques sont donc des champs rémanents (fossiles), datant de leur cristallisation (e.g. roches volcaniques) ou de leur sédimentation (orientation dans le champ durant la chute vers le fond). L’aimantation rémanente des matériaux ferromagnétiques est effacée par la température (point de Curie). La T° maximum du point de Curie des minéraux terrestre (silicates ou oxydes) ne dépasse pas 770°C (Fe). Elle n’est que de 580°C pour la magnétite, principal minéral ferromagnétique dans la croûte Terrestre. Compte tenu de la valeur du gradient de T° terrestre, aucun champ rémanent ne peut donc subsister au-delà de 25 à 30 Km de profondeur. Le champ magnétique terrestre est donc actif, et lié à des courants électriques profonds. Il existe donc une géo‑dynamo magnétohydrodynamique au cœur de la planète. Le noyau représente à cet effet “LE ” candidat idéal : le Noyau est un conducteur (Fer liquide) animé de mouvements (courants de convection) plongé dans un champ initial (champ solaire)

4 - Un champ magnétique auto-entretenu

Lire Q - Magnetisme - Origine du champ magnétique terrestre - Saifane.htm. ; Q - Magnétisme - Le fonctionnement du noyau terrestre - Pacaud.htm.  L'idée d'un champ magnétique auto-entretenu fut proposée tout d’abord par Larmor en 1919 pour expliquer le champ solaire. La dynamo hydrodynamique terrestre est le moyen permettant la conversion de l'énergie cinétique tirée de la convection du noyau liquide — convection engendrée par la cristallisation fractionnée progressive du liquide Fe-Ni du noyau en graine solide — en énergie magnétique via le fluide conducteur qu’est le Fe-Ni liquide du noyau. En effet, lorsque ce dernier est en mouvement, il crée un champ magnétique, et à cause de la turbulence, un courant est auto-induit dans le fluide. Si la configuration permet à ce courant d'amplifier le champ magnétique initial, le mécanisme est alors auto-entretenu (voir wiki PN, Origine du champ magnétique terrestre, W.Saifane 2010).

Cette idée fut reprise par Elsasser (1946) puis par Bullard à propos du champ terrestre (1949). La dynamo-disque de Bullard (Fig. 32) en explique le principe : un disque conducteur tournant dans un champ magnétique initial produit une force électromotrice; les charges, stockées à la périphérie du disque sont évacuées par une spire coaxiale qui produit alors un champ qui renforce le champ initial. La résistance du circuit et le sens des courants induits (Lenz 1833) imposent une limite à l'accroissement du champ, mais la dynamo produira un champ tant que le conducteur sera en rotation.

Fig. 32 : disque dynamo de Bullard

Dans une sphère fluide conductrice mais non convective en rotation et soumise à un champ initial il ne se passe rien car la distribution de la conductivité est alors homogène. Par contre, le cas d'une sphère convective introduit une hétérogénéité. Le conducteur y décrira des boucles simples, de la forme des cellules de convection. Depuis les travaux de F.H. Busse (1970) sur les systèmes en rotation rapide, on imagine que la convection dans le noyau se fait au moyen de cellules parallèles à l’axe de rotation (Fig. 33a). La vitesse de rotation étant maximum à l’équateur, ces cellules ne sont pas des cylindres mais des lobes nord-sud enroulés par la rotation (Fig.33b). Le nombre des lobes est proportionnel à la vitesse de rotation de la sphère.  Le schéma de la convection de Busse montre, au sein de la cellule, les lignes de déplacement du fluide. Le champ magnétique étant gelé (piégé) dans le fer liquide du noyau, il est entrainé par la convection.

Fig. 33a : modèle de convection dans le noyau selon Busse 1970

http://iopscience.iop.org/1367-2630/9/8/306/fulltext

Fig. 33b : Cellules de convection de Busse dans un modèle actuel de sphère en rotation

http://www.gla.ac.uk/schools/mathematicsstatistics/research/maths/fluids-mhd/#

 Il suffit que la vitesse du fluide soit suffisante (x10 km/an dans le noyau) pour que la force de Coriolis puisse enrouler le conducteur, qui décrira alors des spires tout en parcourant la boucle convective, dessinant un tore (Fig. 34). La figure montre comment les lignes de force d'un champ initial poloïdal commencent à s’enrouler (en haut à gauche puis à droite), donnant naissance à un champ tore (en bas à gauche). Dans ce tore parcouru par le fluide conducteur naît alors un nouveau champ poloïdal (en bas à droite) qui vient renforcer le champ poloïdal initial. La dynamo auto-entretenue est alors activée.

Fig. 34 : naissance d'un champ toroïdal dans une sphère hétérogène en rotation

 

Dans le Noyau terrestre, le champ dipolaire (90% du champ) résulterait de ce champ toroïdal, lié à la rotation de la Terre. Les 10% multipolaires du champ résulteraient en grande partie de mouvements cycloniques variés dans le noyau. On a longtemps pensé que la présence de la graine solide reconnue au cœur du noyau liquide par le PREM était indispensable au fonctionnement d’une telle dynamo. Cette contrainte reposait sur l’idée que la convection du noyau était engendrée essentiellement par le fractionnement des éléments lourds (Fe, Ni, nous reviendrons sur la composition du noyau au chapitre 4) dans le processus de cristallisation de la graine au dépend du noyau liquide. Le liquide situé au-dessus de la surface de la graine « fraîchement » cristallisée se trouve ainsi enrichi en éléments légers (Si, O, S, H) par rapport au reste du liquide et tend donc à convecter spontanément grâce à ce changement de densité lié au changement de composition. On considère maintenant au contraire, depuis Sakuraba & Kono, 1999,  que la convection purement thermique est un moteur possible pour notre dynamo, et qu’il a fort bien pu présider seul à la convection du noyau terrestre, même dans un noyau resté entièrement liquide durant les premiers âges de la Terre. L’âge magnétique connu de la Terre (environ 3.8 Ga.) n’est donc plus l’âge le plus ancien admissible pour la graine, et les modèles les plus récents de refroidissement du manteau et du noyau suggèrent au contraire que la graine est relativement jeune et n’aurait guère plus de 2Ga.

Si une dynamo auto-entretenue comme la dynamo de Bullard peut maintenir un champ d'une polarité donnée, elle peut fonctionner aussi avec la polarité inverse. La dynamo simple-disque de Bullard présente un fonctionnement constant et stable. Par contre une dynamo à double disque, comme celle de Rikitake (Fig. 35a) montre des oscillations du champ et inversions spontanées des pôles (Fig. 35b).

Fig. 35a : magnéto à double disque de Rikitake (1958)

 

Fig. 35b : variations du courant avec le temps

Depuis Brunhes au début du XX° siècle, on connaissait des régions volcaniques anciennes dont le magnétisme rémanent montrait une polarité inverse de celle du champ actuel, mais ce phénomène d’inversion des pôles a été clairement mis en évidence sur terre avec l’exploration des océans dans les années 1950 et 60 (Fig. 36) qui a montré que le plancher océanique est constitué d’une  succession de bandes parallèles de polarité alternée, N-S puis S-N, etc.

Fig. 36 : structure symétrique et alternée du magnétisme rémanent du plancher océanique Est Pacifique.

 

L’inversion des pôles magnétiques terrestre n’a rien de régulier. On a pu mettre en évidence des durées de polarité très courtes de l’ordre de 100 000 ans et à l’opposé des durées très longues entre deux polarités, e plusieurs dizaines de millions d’années. On n’a encore aujourd’hui fort peu d’idées sur les raisons qui président à une telle diversité de la durée des polarités du champ magnétique terrestre. Les mesures faites sur des piles de coulées volcaniques montrent que la durée d’une inversion est de l’ordre de 5000 ans environ et qu’elle s’accompagne d’un affaiblissement très important de l’intensité du champ dipolaire, voire de sa disparition. Le chemin suivi par les pôles magnétiques durant une inversion est longtemps apparu erratique. Cependant, quelques inversions récentes du champ terrestre ont été bien enregistrées lors des épisodes volcaniques contemporains. Ces séries volcaniques ont été abondamment et précisément datées, et il résulte de ces études que les pôles migreraient durant l'inversion en suivant des longitudes privilégiées. Ce fait reflète peut-être les mouvements convectifs externes du noyau. Nous y reviendrons dans la description du fonctionnement du noyau (Chp. 4.A.3).

Le Soleil présente un comportement similaire organisé par le cycle solaire de 22 ans (2 x 11ans). Galilée avait observé les taches solaires, avec moins de définition que dans l’image de la figure 37. Sa lunette ne lui permettait que d’imaginer des nuages flottant dans l'atmosphère du soleil, obscurcissant un peu de sa lumière. En 1843, S. H. Schwabe annonce[1] que le nombre de taches solaires varie de manière cyclique, atteignant un apogée à environ tous les dix ans. R. Wolf passe plus de 40 ans à fouiller les archives des observatoires astronomiques[2] et parvient à reconstituer l'histoire de ces variations jusqu'à 1745. Il révise alors la période du cycle de Schwabe pour l'établir à 11 ans (Fig. 38).

Fig. 37 : taches solaires

 

Line graph showing historical sunspot number count, Maunder and Dalton minima, and the Modern Maximum 

Average of measurements from many different observatories around the world. Prior to 1749, available observations of sunspots were compiled and placed on consistent monthly framework by Hoyt & Schatten (1998)

Fig.38 : variation du nombre de Wolf (taches solaires).

http://www.asc-csa.gc.ca/fra/sciences/taches_solaires2.asp; http://solarscience.msfc.nasa.gov/SunspotCycle.shtml

 

Leur nature magnétique sera établie en 1897, lorsque Pieter Zeeman découvre qu’en présence d’un champ magnétique fort, l’intensité de l'émission de lumière d’un gaz surchauffé (émission aux longueurs d'ondes définies par les éléments qu’il contient) est divisée en fonction de la force du champ en différentes longueurs d'ondes. Or les couleurs de la lumière émise à partir des taches solaires étaient "divisées" exactement de cette façon. Par ailleurs et corrélativement, les orages magnétiques les plus puissants ont lieu durant les années où les taches solaires sont les plus nombreuses.

George Elery Hale confirma la vraie nature magnétique des taches solaires en 1908  et  il établit que :

1 -   les grandes taches solaires apparaissent en paires rapprochées, à peu près alignées dans la direction de la rotation du Soleil ;

2 -   les polarités des paires sont toujours opposées et quasi toujours ordonnées de la même manière dans chaque hémisphère;

3 -   l'ordre des polarités est inversé d'un hémisphère à l'autre;

4 -   les polarités s'inversent d'un cycle à l'autre.

Il observa aussi que le champ est si puissant (3000 fois plus fort, près de la surface de la terre, que le champ terrestre) qu’il ralentissait le flot de chaleur provenant de l'intérieur du soleil, causant les taches plus sombres que le reste du soleil.

En 1919 Sir Joseph Larmor proposa la théorie suivante : les champs des taches solaires étaient dus à ces courants dynamos. Il suggéra qu'une chaîne fermée de cause à effet existait, dans laquelle le champ créé par ces courants était aussi le champ qui les rendait possible, le champ dans lequel le mouvement du plasma générait les courants nécessaires. Beaucoup de caractéristiques de ces taches solaires restent un mystère, mais l'idée de J. Larmor permit l'ouverture d'une ère de nouvelle compréhension des processus magnétiques dans le noyau terrestre.

En 1957, on observa que le soleil était en train de subir une inversion de ses pôles. Le passage d'un état stable à l'état stable inverse dura 18 mois. Le mécanisme de ces inversions est complexe et encore mal compris, mais elles sont la règle. Tous les 11ans à peu près, à l'approche du maximum d’activité solaire, c'est-à-dire lorsque le nombre des tâches est à son maximum, les pôles magnétiques échangent  leur place. Inversement, cette inversion est une bonne indication que le maximum solaire est bien atteint. La dernière inversion enregistrée se situe lors du pic du cycle 23, en 2001 et la prochaine devrait avoir lieu en 2012 mais le cycle 24 est largement en retard (Chp. 5.B.1.c Fig. 19)

En 2007, D. Gubbins, A. P. Willis et  B. Sreenivasan ont montré que les variations latérales du flux de chaleur dans le manteau inférieur sont capables d’influencer l’activité de la géo-dynamo. Le champ terrestre n’est pas seulement dipolaire. Il existe aussi un champ quadripolaire d’intensité beaucoup plus faible que le champ dipolaire, qui occupe une position à peu près symétrique par rapport à l’équateur. On définit donc 2 dipôles, tous deux symétriques par rapport à l’équateur, appelés Sibérien et Canadien. Si l’axe du champ dipolaire est largement bloqué par l’axe de rotation de la Terre — et donc n’évolue que peu et très lentement autour de cet axe — le champ quadripolaire évolue semble-t-il avec une plus grande liberté, comme le montre La figure 39 (a,b) tirée des travaux de Gubbins et al..

Fig. 39 a-b : champ quadripolaire observé à la surface

a) 1750                                       b) 1990

http://yakari.polytechnique.fr/people/willis/papers/pepi162_256.pdf

Mais il reste néanmoins relativement permanent autour de ses deux pôles Sibérien et Canadien. Autre relative fixité dans le temps, on observe qu’au cours des inversions du champ dipolaire, les pôles Nord et Sud migrent en suivant un chemin préférentiel bien enregistré par le volcanisme de la Terre, (cf. chp. 4). Mais si l’intensité de ce quadripôle est beaucoup plus faible que le champ dipolaire en temps normal. Au cours des inversions de pôles, avec l’affaiblissement de l’intensité du champ dipolaire, c’est ce champ quadripolaire qui deviendrait « majoritaire » (cf chp 4). Les deux dipôles (sibérien et canadien) constitutifs de ce quadripôle sont présentés dans une série d’animations, qui montre flux magnétique obtenu en fonction des variations latérales possibles du flux de chaleur (déduites des variations de vitesse des ondes S) au sein du manteau inférieur au voisinage de la limite manteau noyau. Le champ actuel est bien modélisé, la paire canadienne apparaît fixe alors que la paire sibérienne est plus mobile, comme le suggère l’ensemble des observations sur 300ans. La morphologie du champ magnétique terrestre ne dépendrait donc pas uniquement de la structure interne du noyau et de la graine, mais aussi de la structure thermique du manteau inférieur.

Les 3 animations montrent le champ quadripôle modélisé pour trois valeurs du rapport hétérogénéité du flux de chaleur sur flux moyen sortant (Ra_H/Ra_V) de la couche limite entre le noyau liquide et le manteau silicaté.

Animation 1 ratio = 0.9, hétérogénéité minimale

Animation 2 ratio = 0.6

Animation 3 ratio = 0.3, hétérogénéité maximale

 

 

Les auteurs ont donc pensé que de telles constances, tant en longitude dans la position du quadripôle qu’en chemin préférentiel du dipôle lors des inversions, doivent résulter d’un manque de symétrie sphérique dans le manteau car rien ne s’opposerait, dans le cas contraire, à une rotation de ce quadripôle, ou bien à un chemin plus aléatoire du dipôle en inversion. Dans ce travail, les deux dipôles (Sibérien et Canadien) constitutifs de ce quadripôle sont présentés dans une série d’animations, qui montre le flux magnétique obtenu en faisant varier latéralement le flux de chaleur dans le manteau. En considérant les variations latérale de vitesse des ondes S — mises en évidence par la tomographie sismique  au sein du manteau inférieur au voisinage de la limite manteau noyau — comme résultant de variations du flux de chaleur, les auteurs obtiennent une modélisation satisfaisante du champ quadripolaire actuel et de ses variations entre 1750 et 1990 (Fig. 39-c-d). La paire canadienne y apparaît fixe, alors que la paire sibérienne est plus mobile, conformément à ce que suggère l’ensemble des observations sur la même période dans la figure 39 a-b.

Fig. 39 c : champ quadripolaire modélisé par Gubbins et al

http://yakari.polytechnique.fr/people/willis/papers/pepi162_256.pdf

La morphologie du champ magnétique terrestre ne dépendrait donc pas uniquement de la structure interne du noyau et de la graine, mais aussi de la structure thermique du manteau inférieur.

Tableau 4 : champ magnétique des planètes et des étoiles

Astre

densité

période de rotation

rayon (Km)

Champ prévu (gauss)

champ observé (gauss)

origine du champ

Soleil

 

27j

695000

1

1

dynamo active

Mercure

5.3

59 j

2425

0.0035

0.0020

dynamo active

Vénus

4.95

243j

6070

0.001

nul ?

?

Terre

5.52

23h 56’

6400

 

0.3

dynamo active

Lune

3.6

27j

1740

0.0004

0.00001

dynamo ancienne ?

Mars

3.95

24h 37’

3395

0.06

0.0006

dynamo ancienne

Jupiter

1.33

9h 55’

71300

14

4

dynamo active

Saturne

0.69

10h 38’

60100

5

?

dynamo active?

Uranus

1.56

10h 49’

24500

1.8

?

?

Neptune

2.27

15h 48’

25100

1.6

?

?

étoile magnétique

 

10h

2000000

103

500-1000

dynamo active

pulsar

 

1’’

qqs km

1013

?

dynamo active

quasar

 

 

 

0.001

0.0001-0.001

?

voie lactée

 

200 Ma

50000 a.u.

0.00001

<0.00001

?

 

 

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[1] après 17 ans d'observations quotidiennes !

[2] Tiré de Paul Charbonneau Département de physique, Université de Montréal, Agence spatiale canadienne, www.asc-csa.gc.ca