Notre planète a un champ magnétique quipeut être observé, par exemple, avec une boussole. Il se forme principalement dans le noyau en fusion très chaud de la planète et a probablement existé pendant la majeure partie de la vie de la Terre. Le champ est un dipôle, c'est-à-dire qu'il a un pôle magnétique nord et un pôle sud. Dans ceux-ci, l'aiguille de la boussole pointera vers le bas ou vers le haut, respectivement. C'est comme le champ d'un aimant sur un réfrigérateur. Cependant, le champ géomagnétique de la Terre subit de nombreux petits changements, ce qui rend l'analogie intenable. Dans tous les cas, on peut dire qu'il y a actuellement deux pôles observés à la surface de la planète: un dans l'hémisphère nord et un dans l'hémisphère sud.
L'inversion du champ géomagnétique est un processusdans lequel le pôle magnétique sud se transforme en nord, et qui, à son tour, devient sud. Il est intéressant de noter que le champ magnétique peut parfois subir une excursion plutôt qu'une inversion. Dans ce cas, il subit une forte diminution de sa force globale, c'est-à-dire de la force qui déplace l'aiguille de la boussole. Pendant l'excursion, le champ ne change pas de direction, mais est restauré avec la même polarité, c'est-à-dire que le nord reste nord et sud - sud.
À quelle fréquence les pôles de la Terre changent-ils?
Comme en témoigne le dossier géologique,le champ magnétique de notre planète a inversé sa polarité à plusieurs reprises. Cela peut être vu à partir des modèles trouvés dans les roches volcaniques, en particulier celles extraites du fond de l'océan. Au cours des 10 derniers millions d'années, en moyenne, il y a eu 4 ou 5 renversements par million d'années. À d'autres moments de l'histoire de notre planète, par exemple, pendant la période du Crétacé, il y a eu de plus longues périodes de changement des pôles de la Terre. Ils sont impossibles à prévoir et ils ne sont pas réguliers. Par conséquent, nous ne pouvons parler que de l'intervalle d'inversion moyen.
Le champ magnétique terrestre se déploie-t-il maintenant? Comment puis-je vérifier cela?
Mesures des caractéristiques géomagnétiques de notreles planètes ont été tenues plus ou moins continuellement depuis 1840. Certaines mesures remontent même au XVIe siècle, par exemple à Greenwich (Londres). Si vous regardez les tendances de l'intensité du champ magnétique au cours de cette période, vous pouvez voir sa diminution. La projection des données dans le temps donne un moment dipolaire nul dans environ 1500-1600 ans. C'est l'une des raisons pour lesquelles certains pensent que le champ peut être aux premiers stades d'une inversion. D'après des études sur la magnétisation des minéraux dans d'anciens pots en argile, on sait qu'à l'époque de la Rome antique, elle était deux fois plus forte qu'aujourd'hui.
Cependant, l'intensité de champ actuelle n'est pas particulièrementfaible en termes de gamme de ses valeurs au cours des 50 000 dernières années, et près de 800 000 ans se sont écoulés depuis le dernier changement des pôles de la Terre. De plus, compte tenu de ce qui a été dit précédemment sur l'excursion et connaissant les propriétés des modèles mathématiques, il est loin d'être clair s'il est possible d'extrapoler les données d'observation sur 1500 ans.
À quelle vitesse l'inversion des pôles se produit-elle?
Historique complet d'au moins une diffusionest absent, de sorte que toutes les affirmations qui peuvent être faites sont principalement basées sur des modèles mathématiques et en partie sur des preuves limitées provenant de roches qui ont conservé l'empreinte d'un ancien champ magnétique depuis leur formation. Par exemple, les calculs suggèrent qu'une inversion complète des pôles de la Terre peut prendre de un à plusieurs milliers d'années. Il est rapide selon les normes géologiques, mais lent à l'échelle de la vie humaine.
Que se passe-t-il lors d'un renversement? Que voyons-nous à la surface de la Terre?
Comme mentionné ci-dessus, nous avonsdonnées limitées provenant de mesures géologiques sur les modèles de changements de champ pendant l'inversion. Sur la base de modèles calculés sur des supercalculateurs, on s'attendrait à une structure beaucoup plus complexe à la surface de la planète, dans laquelle il y a plus d'un pôle magnétique sud et un pôle nord. La terre attend leur «errance» de leur position actuelle vers et à travers l'équateur. L'intensité totale du champ en tout point de la planète ne peut pas dépasser un dixième de sa valeur actuelle.
Danger pour la navigation
Sans un bouclier magnétique, la technologie moderneplus à risque d'exposition aux tempêtes solaires. Les plus vulnérables sont les satellites. Ils ne sont pas conçus pour résister aux tempêtes solaires en l'absence de champ magnétique. Donc, si les satellites GPS cessent de fonctionner, tous les avions atterriront au sol.
Bien sûr, dans les avions comme sauvegardeles moyens ont des compas, mais ils ne seront certainement pas précis pendant le déplacement du pôle magnétique. Ainsi, même la possibilité même de défaillance des satellites GPS suffira à faire atterrir les avions - sinon ils pourraient perdre la navigation pendant le vol.
Les navires seront confrontés aux mêmes problèmes.
Couche d'ozone
On s'attend à ce que lors de l'inversion du champ magnétiqueLa couche d'ozone terrestre disparaîtra complètement (et réapparaîtra après cela). De grandes tempêtes solaires lors d'une inversion peuvent épuiser la couche d'ozone. Le nombre de cas de cancer de la peau triplera. Les impacts sur tous les êtres vivants sont difficiles à prévoir mais peuvent aussi être désastreux.
Inversion des pôles magnétiques de la Terre: implications pour les systèmes électriques
Dans une étude, des tempêtes solaires massivesont été nommés la cause probable de l'inversion polaire. Dans un autre, le réchauffement climatique sera le coupable de cet événement, et il peut être causé par l'activité accrue du Soleil. Lors de l'inversion, le champ magnétique ne sera pas protégé et si une tempête solaire se produit, la situation s'aggravera encore plus. La vie sur notre planète ne sera pas affectée dans son ensemble, et les sociétés qui ne dépendent pas de la technologie iront bien aussi. Mais la Terre du futur souffrira terriblement si le renversement se produit rapidement. Les réseaux électriques cesseront de fonctionner (ils peuvent être désactivés par une grosse tempête solaire, et l'inversion affectera beaucoup plus). En l'absence d'électricité, il n'y aura ni approvisionnement en eau ni égouts, les stations-service cesseront de fonctionner et l'approvisionnement en nourriture s'arrêtera. L'opérabilité des services d'urgence sera remise en question et ils ne pourront rien influencer. Des millions mourront et des milliards seront confrontés à de grandes difficultés. Seuls ceux qui se sont approvisionnés en nourriture et en eau à l’avance pourront faire face à la situation.
Le danger du rayonnement cosmique
Notre champ géomagnétique est responsable du blocageenviron 50% des rayons cosmiques. Par conséquent, en son absence, le niveau de rayonnement cosmique doublera. Bien que cela conduise à une augmentation des mutations, cela n'aura pas de conséquences mortelles. D'autre part, l'une des raisons possibles du déplacement des pôles est une augmentation de l'activité solaire. Cela peut conduire à une augmentation du nombre de particules chargées atteignant notre planète. Dans ce cas, la Terre du futur sera en grand danger.
La vie survivra-t-elle sur notre planète?
Les catastrophes naturelles, les cataclysmes sont peu probables.Le champ géomagnétique est situé dans une région de l'espace appelée magnétosphère, formée par l'action du vent solaire. La magnétosphère ne dévie pas toutes les particules de haute énergie émises par le Soleil avec le vent solaire et d'autres sources de la galaxie. Parfois, notre étoile est particulièrement active, par exemple, lorsqu'il y a de nombreux points dessus, et elle peut envoyer des nuages de particules en direction de la Terre. Lors de telles éruptions solaires et éjections de masse coronale, les astronautes en orbite terrestre basse peuvent avoir besoin d'une protection supplémentaire pour éviter des doses de rayonnement plus élevées. Par conséquent, nous savons que le champ magnétique de notre planète ne fournit qu'une protection partielle, et non complète, contre le rayonnement cosmique. De plus, les particules à haute énergie peuvent même accélérer dans la magnétosphère.
À la surface de la Terre, l'atmosphère agit commeune couche de protection supplémentaire qui arrête tous les rayonnements solaires et galactiques, sauf les plus actifs. En l'absence de champ magnétique, l'atmosphère absorbera encore la majeure partie du rayonnement. La coque d'air nous protège aussi efficacement qu'une couche de béton de 4 m.
Sans conséquences
Les êtres humains et leurs ancêtres vivaient sur Terre ensur plusieurs millions d'années, au cours desquelles il y a eu de nombreux retournements, et il n'y a pas de corrélation évidente entre eux et le développement de l'humanité. De même, les temps des inversions ne coïncident pas avec les périodes d'extinction de l'espèce, comme en témoigne l'histoire géologique.
Certains animaux, comme les pigeons et les baleines,utilisez le champ géomagnétique pour la navigation. En supposant que l'inversion dure plusieurs milliers d'années, c'est-à-dire dure plusieurs générations de chaque espèce, alors ces animaux peuvent bien s'adapter à l'environnement magnétique changeant ou développer d'autres méthodes de navigation.
Description plus technique
La source du champ magnétique est un richele fer est le noyau externe liquide de la Terre. Il effectue des mouvements complexes résultant de la convection de chaleur profondément à l'intérieur du noyau et de la rotation de la planète. Le débit de fluide est continu et ne s'arrête jamais, même pendant un virage. Il ne peut s'arrêter qu'après l'épuisement de la source d'énergie. La chaleur est produite en partie par la transformation d'un noyau liquide en un noyau solide situé au centre de la terre. Ce processus est en cours depuis des milliards d'années. Dans la partie supérieure du noyau, située à 3000 km sous le niveau de la surface sous le manteau rocheux, le liquide peut se déplacer horizontalement à une vitesse de plusieurs dizaines de kilomètres par an. Son mouvement à travers les lignes de force existantes produit des courants électriques qui, à leur tour, génèrent un champ magnétique. Ce processus s'appelle l'advection. Afin d'équilibrer la croissance du champ, et ainsi stabiliser le soi-disant. "Géodynamo", la diffusion est nécessaire, dans laquelle il y a une "fuite" du champ du noyau et sa destruction. En fin de compte, l'écoulement de fluide crée un modèle complexe du champ magnétique à la surface de la Terre avec des changements complexes au fil du temps.
Calculs informatiques
Simulation géodynamique sur supercalculateursa démontré la nature complexe du champ et son comportement dans le temps. Les calculs ont également montré une inversion de polarité lorsque les pôles de la Terre changent. Dans de telles simulations, la force du dipôle principal s'affaiblit à 10% de la valeur normale (mais pas à zéro), et les pôles existants peuvent errer autour du globe avec d'autres pôles nord et sud temporaires.
Le noyau interne en fer solide de notre planètedans ces modèles joue un rôle important dans la gestion du processus d'inversion. En raison de son état solide, il ne peut pas générer de champ magnétique par advection, mais tout champ qui se forme dans le liquide du noyau externe peut diffuser ou se propager dans le noyau interne. L'advection du noyau externe semble essayer régulièrement de s'inverser. Mais tant que le champ, piégé dans le noyau interne, ne se diffusera pas dans un premier temps, il n'y aura pas de véritable inversion des pôles magnétiques de la Terre. Essentiellement, le noyau interne résiste à la diffusion de tout «nouveau» champ, et peut-être qu'une seule tentative sur dix pour un tel renversement est réussie.
Anomalies magnétiques
Il convient de souligner que bien que ces résultats etsont fascinants en eux-mêmes, on ne sait pas s'ils peuvent être attribués à la vraie Terre. Cependant, nous disposons de modèles mathématiques du champ magnétique de notre planète au cours des 400 dernières années, les premières données étant basées sur les observations des marins marchands et de la marine. Leur extrapolation à la structure interne du globe montre la croissance au fil du temps des zones de flux inversé à la limite noyau-manteau. En ces points, l'aiguille de la boussole est orientée, par rapport aux zones environnantes, dans la direction opposée - vers l'intérieur ou vers l'extérieur du noyau. Ces zones à flux inversé de l'Atlantique Sud sont principalement responsables de l'affaiblissement du champ principal. Ils sont également responsables d'une tension minimale appelée Anomalie Magnétique Brésilienne, centrée sous l'Amérique du Sud. Dans cette région, les particules de haute énergie peuvent se rapprocher de la Terre, ce qui augmente le risque de rayonnement pour les satellites en orbite terrestre basse.
Il reste encore beaucoup à faire pour pluscomprendre les propriétés de la structure profonde de notre planète. C'est un monde où les pressions et les températures sont similaires à celles de la surface du soleil, et notre compréhension scientifique atteint sa limite.
