C’est le bouclier magnétique qui protège la Terre et rend la vie possible | Vide cosmique

Il arrive souvent que l’essentiel passe complètement inaperçu. Par exemple, à quand remonte la dernière fois que vous avez pensé au champ magnétique terrestre, le cas échéant ? En plus d’orienter les aiguilles de la boussole vers le nord ou Migration des oiseauxLe champ magnétique terrestre a-t-il un autre effet sur notre vie quotidienne ?

Commençons par un divulgacher: le champ magnétique terrestre Chaque seconde, il dévie environ 1,5 million de tonnes de matière éjectée du Soleil à grande vitesse. Si elle n’était pas là, l’atmosphère souffrirait d’une érosion directe et continue, elle n’aurait pas la capacité d’éviter l’impact direct de ces particules solaires, qui entraîneraient avec elles tout ce qui nous protège. Par conséquent, sans le champ magnétique terrestre, la vie telle que nous la connaissons n’existerait pas à la surface de notre planète. Bien entendu, nos sociétés technologiques ne seraient pas non plus possibles, puisque le champ magnétique protège également nos équipements électroniques, et pas seulement notre ADN, de ce même bombardement.

La Terre (comme Mercure, Jupiter, Saturne, Neptune et Uranus) est entourée d’un champ magnétique relativement intense qui provient en grande partie de la planète. On pense qu’à ce stade de l’évolution de la Terre, elle est alimentée par le refroidissement et la cristallisation du noyau : cela agite le fer liquide qui l’entoure, créant de puissants courants électriques qui génèrent ce champ magnétique qui s’étend dans l’espace. Ce type de champ magnétique est connu sous le nom de géodynamo et la structure du champ de force qui dévie la majeure partie du vent solaire, formant un bouclier protecteur, est appelée magnétosphère.

Pour donner quelques détails sur son fonctionnement, parcourons maintenant environ 80 kilomètres au-dessus de nos têtes. Là, à cette hauteur au-dessus du sol, quelque chose de fondamental se produit. Et une fraction importante du gaz dans cette région est ionisée, c’est-à-dire que les particules sont chargées électriquement, généralement parce qu’elles ont perdu des électrons dans leur structure à cause du rayonnement énergétique de notre étoile. Les particules chargées se comportent d’une manière très particulière : elles suivent les lignes du champ magnétique et, par conséquent, elles se déplacent comme sur des autoroutes en béton, comme si elles se trouvaient sur des voies.

Avant de continuer, précisons un point important : le Soleil, comme toutes les étoiles, en plus de l’énergie électromagnétique dans toute la gamme (nos yeux ne sont sensibles qu’à la lumière visible, qui est une gamme très étroite), éjecte de grandes quantités de matière dans le forme de particules chargées à grande vitesse. C’est ce qu’on appelle le vent stellaire ; ou le vent solaire, dans le cas de notre étoile. La connexion entre la magnétosphère et le vent solaire est au cœur de ce que l’on appelle la météorologie spatiale.

Si nous pouvions visualiser le champ magnétique terrestre, nous verrions qu’il s’agit de ce que nous appelons un champ magnétique dipolaire, où les lignes de force quittent un hémisphère et entrent dans l’autre. En convention normale, les lignes de champ sortantes sont le nord magnétique et les lignes de champ entrantes sont le sud magnétique. Dans le cas de la Terre, parfois pour éviter toute confusion avec le nord géographique, la convention est inversée et le pôle nord magnétique pointe vers le sud et le pôle magnétique sud pointe vers le nord. Au nord, les lignes de champ pointent vers l’intérieur, à l’opposé des aimants. Elle est également inclinée de 11,5 degrés par rapport à l’axe de rotation de la planète, qui définit les pôles géographiques nord et sud.

Une structure fascinante

Le champ magnétique terrestre est deux fois plus intense aux pôles qu’à l’équateur. Nous le savons grâce au instruments placés sur des satellites qui ont exploré à la fois l’intensité et la direction du champ magnétique terrestre et confirmé sa nature dipolaire. La forme qu’il prend est, en plus d’être complexe, variable. Certains de ses composants sont les ceintures de rayonnement de Van Allen, le courant annulaire, la queue magnétique ou la magnétopause.

Donnons juste quelques détails fascinants sur la structure du champ magnétique qui entoure la Terre. Autour de la planète se trouve une région constituée de plasma froid et dense qui tourne avec la Terre. Ils sont aussi là-bas Ceintures Van Allenoù les particules se déplacent avec des énergies relativistes (proches de la vitesse de la lumière).

Dans ce que l’on appelle le courant annulaire, les ions énergétiques se déplacent à une vitesse beaucoup plus lente que dans les ceintures de Van Allen, mais ils ont une densité plus élevée et produisent un courant électrique qui entoure la Terre. Les électrons se déplacent de la zone crépusculaire vers la zone nocturne et les ions chargés positivement font l’inverse. Ce courant annulaire génère un champ magnétique qui pointe dans la direction opposée au champ magnétique terrestre et qui, lorsqu’il s’intensifie, diminue l’intensité du champ mesuré à la surface. Il existe davantage de courants qui relient le courant annulaire à l’ionosphère et jouent un rôle essentiel dans les aurores boréales et la météorologie spatiale.

Pour comprendre la configuration globale du mouvement des particules dans notre environnement spatial, il nous manque un ingrédient fondamental : le vent solaire, qui est également magnétique. Une façon de visualiser simplement cette interaction est d’imaginer le vent solaire comme le courant d’une rivière et la Terre et son champ magnétique comme une pierre géante. Puisque le vent solaire est supersonique, nous avons un choc d’arc et derrière l’obstacle nous avons la queue, une queue magnétique. Nous laisserons la question des orages magnétiques et de leur origine pour une autre occasion.

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