Qu’est-ce que la magnétosphère ?
Avez-vous déjà entendu parler de la magnétosphère terrestre ? Cette région assez méconnue constitue un bouclier essentiel à l'existence de la vie sur terre. Voyez pourquoi.
Définition de la magnétosphère
En astrophysique, la magnétosphère désigne une région autour d’un objet céleste. Les phénomènes physiques dans cet espace sont influencés, voire régis par le champ magnétique – comme celui qui fait chauffer votre plaque à induction – de l’objet céleste. Les planètes comme Neptune, Saturne, Uranus et Jupiter ont ainsi leur propre magnétosphère, en raison de leur puissant champ magnétique.
La magnétosphère, entre ionosphère et la magnétopause
Du côté face au soleil, la magnétosphère terrestre s’étire sur une région allant de 800 à 60 000 km d’altitude. Du côté opposé du soleil, les lignes de champ de la magnétosphère s’étirent en forme de queue sur plus de 400 000 km.
Et la magnétopause, qu'est-ce que c'est ?
La magnétopause est la frontière entre la magnétosphère, qui est dominée par le champ magnétique de la planète, et le milieu interplanétaire, qui lui est dominé par le vent solaire, un plasma complètement ionisé, rien à voir avec les vents qui balaient notre Terre. Elle est relativement étanche car elle est capable d'empêcher la majeure partie du vent solaire de pénétrer dans l'environnement de la planète (elle porte d'ailleurs souvent le nom de "bouclier magnétique"), mais le plasma du vent solaire pénètre partiellement à l'intérieur de la magnétosphère.
Pourquoi parle-t-on de magnétosphère ?
On emploie le terme de magnétosphère parce qu'il se rapporte justement à une sphère magnétique, laquelle fait principalement office de bouclier pour notre Terre.
Un bouclier contre le vent solaire
La magnétosphère terrestre est bien plus qu’une simple région plus ou moins précise entourant la terre. C’est en réalité un important écran de protection contre les flux de plasma éjectés par notre astre. Chaque seconde, le soleil produit en effet de l’énergie équivalente à celle provoquée par l’explosion de plusieurs millions de bombes thermonucléaires.
L’activité du soleil connaît régulièrement certains pics – votre peau en subit aussi régulièrement les conséquences -, qui entraînent l’émission de vent solaire. Ce dernier est chargé de milliards de particules chargées hautement toxiques pour l’homme et pour tous les êtres vivants sur terre.
Toutefois, le flux de plasma émis par le soleil est dévié de sa route au contact de la magnétosphère. La plupart des particules contournent la magnétosphère et poursuivent leur route vers le milieu interplanétaire.
La magnétosphère et les aurores polaires
Une partie des gaz et des particules chargées rapides est toutefois coincée dans deux zones annulaires situées de part et d’autre du plan de l’équateur magnétique. Ces deux zones sont appelées ceintures de radiations ou ceintures de rayonnement de Van Allen. Elles se subdivisent aussi en deux parties.
La première partie, contenant essentiellement des protons énergétiques, se trouve à environ 5 000 km d’altitude. La seconde partie se situe à 25 000 km d’altitudes et renferme majoritairement des électrons et une part moins importante de protons.
Les particules chargées piégées dans ces deux zones se déplacent en spirale d’un pôle magnétique à un autre. De temps en temps, lorsque le soleil émet des vents solaires puissants, le plasma éjecté interagit avec les particules présentes dans les ceintures de Van Allen. Ce phénomène est visible à l’oeil nu dans les régions polaires. On parle alors d’aurore boréale dans le cercle polaire arctique et aurore australe en Antarctique.
Quelle est l’origine du champ magnétique terrestre ?
Une force originaire du centre de la Terre
Notre planète a un cœur divisé en deux parties solide et liquide. Le noyau interne est constitué d’alliage de fer et s’étire sur un rayon de 1200 km environ. Le noyau externe, qui enrobe le cœur solide, est un liquide très chaud composé de nickel – ce métal qui cause tant d'allergies dans les bijoux -, de fer et d’autres éléments.
Le champ magnétique terrestre résulte justement des mouvements de convection qui ont lieu dans ce noyau liquide. Ces déplacements génèrent en premier lieu un puissant courant électrique, lequel se transforme en champ magnétique sous l’effet du fer et du nickel présent dans le noyau.
Le champ magnétique terrestre se dérègle
La magnétosphère a joué un rôle essentiel dans le développement de la vie sur terre en déviant les particules de haute énergie du vent solaire et des rayons cosmiques. Ceci a permis à l'atmosphère terrestre de se maintenir au cours du temps, contrairement à ce qui s'est passé sur Mars. Le bouclier fourni par la magnétosphère terrestre a ainsi considérablement réduit le flux de rayonnement à haute énergie qui arrive jusqu'au sol, permettant de fait le maintien de la vie sur Terre.
Malheureusement, ce champ magnétique n'est pas stable et s'inverse suivant des intervalles pour le moins irréguliers. Ceux-ci peuvent varier sur des périodes de 100 000 ans à plusieurs millions d'années. Le dernier changement remarquable des pôles magnétiques – l'inversion Brunhes-Matuyama – a eu lieu il y a déjà plus de 780 000 ans. Le processus se déroule en trois phases : un précurseur, le basculement lui-même, et un rebond. Selon les analyses géologiques des inversions précédentes, la phase de transition dure un millier d'années. Et pendant cette période, "l'intensité du champ chute à moins de 10 % de sa valeur normale", ce qui n'est pas notre cas actuellement. Nous avons donc encore quelques longues années devant nous avant de subir cette inversion, et ses conséquences.
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