Origine du champ magnétique terrestre
Bien que le champ magnétique de la Terre s'apparente à celui produit par un aimant droit, cette analogie ne permet pas d'expliquer son origine. En effet, aucun aimant permanent ne pourrait résister aux températures qui règnent dans le noyau terrestre. En outre, nous savons que le champ géomagnétique existe depuis des centaines de millions d'années. On ne peut pas, non plus, attribuer l'existence du champ géomagnétique actuel à un événement qui se serait produit dans le passé lointain. Le champ magnétique décroît et l'on peut démontrer qu'en l'absence d'un mécanisme qui le régénérerait continuellement, il aurait disparu dans 15 000 ans.
On a proposé plusieurs mécanismes pour expliquer la production du champ magnétique, mais le seul qui ait été retenu propose que la source du champ géomagnétique soit analogue à une dynamo, un dispositif permettant de transformer de l'énergie mécanique en énergie électrique. Pour comprendre comment cette dynamo planétaire fonctionne, nous devons comprendre les conditions physiques qui règnent à l'intérieur de la Terre.
La Terre est formée de couches : une mince croûte externe, un manteau silicaté, un noyau externe et un noyau interne. La pression et la température augmentent avec la profondeur. à la frontière entre le noyau et le manteau, la température s'élève à près de 4 800°; il y fait suffisamment chaud pour que le noyau externe soit liquide. En contrepartie, le noyau interne est solide à cause de la pression plus élevée. Le noyau est principalement composé de fer et d'une petite proportion d'éléments plus légers. Le noyau externe est constamment en mouvement à cause de la rotation terrestre et de la convection. La convection est causée par le mouvement des éléments légers vers le haut, alors que les éléments plus lourds se condensent sur le noyau interne.
L'intérieur de la Terre
Le processus exact de la production du champ magnétique dans cet environnement est extrêmement complexe et plusieurs des paramètres nécessaires à une solution complète des équations mathématiques qui décrivent le problème sont mal connus. Toutefois, les concepts fondamentaux ne sont pas difficiles à comprendre. Plusieurs conditions doivent être satisfaites pour la production d'un champ magnétique :
- la présence d'un liquide conducteur,
- suffisamment d'énergie pour forcer le liquide à se déplacer assez rapidement dans une configuration d'écoulement adéquate,
- la présence d'un champ magnétique « initial ».
Dans le noyau externe, toutes ces conditions sont remplies : le fer en fusion est un bon conducteur; on y trouve assez d'énergie pour entretenir la convection; et les mouvements convectifs, couplés avec la rotation terrestre produisent une bonne configuration pour l'écoulement. Avant même l'apparition du champ magnétique terrestre, le champ magnétique du Soleil exerçait son influence. Ce champ existant a servi de champ initial lors du démarrage du processus. Lorsque le fer en fusion circule dans le champ magnétique existant, il génère un courant électrique, grâce au mécanisme d'induction magnétique. Ce courant électrique nouvellement induit crée, à son tour, un champ magnétique. étant donné la relation entre le champ magnétique et la circulation du liquide, le champ magnétique induit s'ajoute au champ magnétique initial. Tant que le liquide du noyau externe pourra continuer à circuler, le mécanisme se maintiendra.