La Terre a un champ magnétique. Ce champ est crée par des mouvements de matière
métallique et liquide,
à l'intérieur du globe, dans une région appellée le noyau externe.
(Dna le noyau interne, la matière est solide, dans le manteau, elle est liquide, mais beaucoup plus visqueuse).
Ces mouvements, appellés mouvements de convection, sont entretenus soit par une source de chaleur située dans le noyau de la Terre soit par la rotation de la Terre. Cette chaleur est due à la décomposition radioactive d'éleéments instables tels que l'uranium.
Du fait de la rotation de la Terre, le mouvement de convection prend une forme particulière, qui favorise l'amplification du champ magnétique. C'est le phénomène de dynamo. Autrement dit, il y avait à l'origine de la Terre un champ magnétique. Ce champ magnétique s'est est auto entretenu et même amplifié gràce au mouvement de convection du magma présent dans le manteau.
Globalement, le champ magnétique de la Terre est analogue à celui qu'aurait un énorme barreau aimanté. On parle de champ magnétique dipôlaire. Le barreau créant un champ analogue passerait par le centre de la Terre, et serait incliné de 11 degrés par rapport à l'axe de rotation.
Du fait de cette inclinaison, les pôles du champ magnétique terrestre et les pôles géographiques, associés à la rotation de la Terre ne sont pas confondus. Les pôle magnétiques de la Terre sont situés au Groenland, et dans l'Océan Indien. C'est à cause de cette différence entre pôles magnétique et géographique que la boussole n'indique pas exactement le Nord géographique. La boussole indique évidement la direction du pôle magnétique. Le Nord de la boussole nous donne donc la direction du Groenland.
Le champ magnétique de la Terre est donc dipolaire. En fait, il possède des anomalies. L'anomalie la plus importante se situe dans l'Océan Atlantique, au large des côtes de l'Amérique du Sud.
Lorsqu'on s'éloigne de la Terre, on peut toujours mesurer le champ magnétique de la Terre. Mais celui-ci est de moins en moins dipolaire. Au delà de 30 000 km, le champ magnétique de la Terre n'est plus du tout diplolaire, car il subit d'autres influences, principalement liées au vent solaire, et au champ magnétique du Soleil.
Le champ magnétique terrestre varie sur des durées de l'ordre de quelques milliers d'années. Mais, en surface, surtout au voisinage des calottes polaires, et dans l'espace, le champ magnétique a des variations faibles qui peuvent varier en quelques jours, quelques heures, et même quelques secondes. Ces variations temporelles du champ magnétique sont dues à l'interaction du champ magnétique de la Terre avec son environnement spatial (voir dans la rubrique "concepts", le vent solaire , magnétosphère, ou bien les définitions, plus courtes dans le glossaire : vent solaire , magnétosphère). Les variations du champ magnétique terrestre à la surface sont mesurées en permanence, dans plusieurs stations, équipées de magnétomètres très sensibles. A partir de ces mesures, on construit des indices géomagnétiques , qui traduisent le niveau d'activité des interactions entre le champ magétique d'origine terrestre, et l'environnement spatial. Pour en savoir plus, cliquez : les indices géomagnétiques (ces pages sont en Anglais).
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Champ magnétique à la surface du Soleil. Les régions en noir ont un champ magnétique orienté vers nous, les régions en blanc ont un champ magnétique d'orientation contraire. (Document GSFC NASA, 26 février 1993.) |
Le champ magnétique d'origine solaire ne diminue pas très vite à mesure que l'on séloigne. Au niveau de l'orbite Terrestre (mais hors de la zone d'influence de la Terre, c'est à dire hors de la magnétosphère), on est capable de mesurer le champ magnétique d'origine solaire. Ces mesures sont faites à bord de sondes spatiales.
D'autres planètes que la Terre ont un champ magnétique.
Mercure et Vénus n'ont pas de champ magnétique.
Mars n'a pas de champ magnétique global. La sonde Mars Global Surveyor a mesuré un champ magnétique rémanent dans certains sols, témoin d'un champ magnétique intense dans le passé lointain de la planète. Ce champ aurait existé avant que l'actrivité volcanique ne modifie la topographie de l'hémisphère Nord de la planète, c'est à dire il y a plus de 3,9 milliards d'années. (Lire l'article de H. Rème dans La Recherche, numéro 323, Septembre 1999).
Le champ magnétique le plus fort est celui de Jupiter. Le champ magnétique de Jupiter est plus complexe que celui de la Terre. On n'en n'a pas encore un modèle très précis, mais beaucoup de données ont été accumulées dans les dernières années, en particulier gràce à la sonde Galiléo qui est en orbite autour de Jupiter.
Saturne a un champ magnétique, son amplitude est comparable à celui de la Terre.
Uranus a un champ magnétique assez curieux, car son axe de symétrie est très incliné par rapport à l'axe de rotation de la planète (60 degrés, contre 11 degrés pour la Terre).
Neptune a un champ magnétique dont l'axe de symétrie ne passe pas par le centre de la planète, ce qui est aussi singulier...
La lune n'a pas de champ magnétique. On pensait récement qu'aucun satellite de planète n'a de champ magnétique. Pourtant, on a découvert en 1997 que le satellite de Jupiter Ganymède en a un. Un autre satellite de Jupiter, Io, en a peut être un. Ces découvertes ont été faites gràce à la sonde Galileo. Pour plus d'information sur le champ magnétique des planètes, et sur leur environnement en général, cliquez ici : environnement des planètes, champs magnétiques..
Il est probable que dans son passé, le Soleil a eu un champ magnétique beaucoup plus intense qu'aujourd'hui.
Parmi les étoiles dont le champ magnétique est élevé, on rencontre beaucoup d'étoiles jeune, très chaudes, de type spectral B par exemple.
On observe des champs magnétiques intenses associés à des étoiles éruptives (éruptions en rayons X et en rayonnement radio).
Il est aussi possible d'observer des champs magnétiques associés à des étoiles doubles. Considérons par exemple une étoile géante, avec des taches stellaires, et des champ magnétiques associés très forts, associée à une étoile analogue au Soleil (type G), ayant un champ magnétique dipolaire. On suspecte que de tels systèmes sont capables d'engendrer des rayonnements X très intenses (10 000 fois plus forts que dans le cas du Soleil).
Des naines blanches (ce sont des étoiles vieilles, très denses, très petites, et froides, elles ne brûlent plus de combustible nucléaire) peuvent avoir un champ magnétique important. Une naine blanche peut aussi faire partie d'un système double. Alors, les interactions entre le champ magnétique de la naine blanche et sa compagne peuvent engendrer des émissions radio importantes. C'est peut être le cas de AE Aquarius, une naine blanche associée à une étoile de type spectral K.
Une autre famille d'étoiles à champ magnétique intense est celle des pulsars. Ce sont des étoiles à neutron, vielles, très petites (10 à 20 km) et très denses (même masse que le Soleil). Elles tournent sur elles même en quelques secondes, voire une fraction de seconde (le Soleil tourne sur lui même en 27 jours). Les pulsars ont un champ magnétique très intense.
Lorsque la température interne des étoiles décroit assez vite en fonction qu'augmente la distance au centre (cas des étoiles dont la surface est "froide"), une instabilité interne de la matière engendre des mouvements de convection : il y a des allers et retours verticaux, la matière chaude monte, et se refroidit au fur et à mesure qu'elle monte. La matière plus froide redescend en chauffant, en prennant la place de la matière chaude qui est montée (comme l'eau bouillante dans une casserole monte en laissant sa place à de l'eau plus froide venant de la surface). Cette convection combinée aux mouvement de rotation de l'étoile est succeptible d'engendrer un effet dynamo dont la conséquence est d'amplifier le champ magnétique de l'astre. C'est ainsi que sont produits les champs magnétiques de la Terre et du Soleil. L'effet dynamo existe sur de nombreuses autres étoiles. L'énergie du champ magnétique provient alors de la conversion d'une partie de l'énergie mécanique de l'astre. Les champs magnétiques qui résultent de l'effet dynamo ont souvent une structure assez complexe, et variable dans le temps (comme pour les cycles solaires, dont le plus connu a une période de deux fois onze ans). On suspecte ces champs magnétiques d'être à l'origine du ralentissement de la rotation de certaines étoiles. En effet, en comparant la vitesse de rotation d'etoiles analogues mais ayant des champs magnétiques plus ou moins intenses, on a observé que les étoiles les plus magnétisées tournent généralement moins vite.
D'autres astres, comme certaines naines blanches, quelques étoiles chaudes de type O ou des étoiles pulsantes, ont un champ magnétique plus simple (un champ dipolaire) et plus stable (n'ayant pas varié depuis des dizaines d'annéées). Ces champs magnétiques seraient des relicats de champs magnétiques créées à une période ou l'astre était plus actifs. Ces champs se dégraderaient lentement. On parle de champs magnétiques fossiles.
Les magnétars seraient des étoiles de masse supérieure à celle du Soleil, d'une taille de quelques kilomètres seulement (comme les étoiles à neutron), recouvertes d'une surface rigide. Elles sont la source des champs magnétiques les plus forts connus à ce jour dans l'univers. Elles émettent continuellement des rayons X, ponctués d'éclairs de radiations gamma, et occasionnelement par des sursauts gammas extremement intenses comme celui observé en aout 1998. Tout cela serait crée par le champ extrèment intense de l'étoile qui serait capable de chauffer, de déchirer, et de réduire en miettes la surface rigide de l'étoile.
Les mesures faites sur cette étoile montrent que son champ magnétique est 800 000 000 000 ... fois plus fort que celui de la Terre, et 100 fois plus fort que les champs que l'on a mesuré jusqu`à présent dans l'univers.
Cette étoile était déja sous surveillance, car elle émettait régulièrement des rayons gammas "mous" à intervalles réguliers (5,6 secondes), avant le sursaut du mois d'Aout (c'était une "soft gamma repeater"). Depuis son explosion, l'étoile a cessé ces émissions régulières, pour passer au régime plus chaotique (rayons X et éclairs gamma irréguliers) mentionné ci-dessus.
(Source : Donald Savage, Headquarters, Washington, DC et Tim Tyson, Marshall Space Flight Center, Huntsville, AL, RELEASE: 98-172, Avril 1999.)
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