Astronomie

Champ magnétique terrestre vs aimant de réfrigérateur

Champ magnétique terrestre vs aimant de réfrigérateur

D'après cet article :

Le champ terrestre se situe entre environ 25 000 et 65 000 nT (0,25-0,65 G). Par comparaison, un aimant de réfrigérateur puissant a un champ d'environ 10 000 000 nanoteslas (100 G)

Le champ magnétique terrestre est entre 150 et 400 fois plus faible qu'un aimant de réfrigérateur.

Question : n'importe quel aimant (ou même un beaucoup plus puissant) de la Terre peut-il détourner les rayons cosmiques comme ceux de la Terre ? Est-ce que ces aimants « interfèrent » d'une manière ou d'une autre avec ceux de la Terre ? Si non, pourquoi ? Peut-être parce que la taille (pas la puissance) ?


N'importe quel aimant (ou même un beaucoup plus puissant) de la Terre peut-il détourner les rayons cosmiques comme ceux de la Terre ?

Non, car même si la force du champ peut être plus élevée, la taille du champ magnétique est trop faible. Bien que la force exercée par votre aimant de réfrigérateur local puisse être plus grande que celle de la Terre, elle ne le fait que pour une zone beaucoup plus petite. Même si vous ameniez votre aimant en dehors de la magnétosphère, les particules chargées passeraient directement à côté et n'auraient qu'une infime déviation, avant que les particules ne soient à nouveau hors de la portée de l'aimant du réfrigérateur. La déviation serait l'intégrale de la force sur la longueur du trajet de la particule à l'intérieur du champ.

Est-ce que ces aimants « interfèrent » d'une manière ou d'une autre avec ceux de la Terre ?

Dans l'environnement immédiat de l'aimant du réfrigérateur, le champ magnétique de l'aimant du réfrigérateur est plus fort que celui de la Terre, mais à toute distance plus grande, le champ magnétique terrestre est plus fort. Le champ magnétique terrestre plus large n'est pas significativement affecté.

Peut-être parce que la taille (pas la puissance) ?

Oui, la taille compte.

Dans la magnétosphère, le seul champ magnétique significatif est celui de la Terre. Le champ de votre aimant frigo y est inexistant, car sa portée est très réduite. Les particules chargées sont détournées par le champ magnétique dans la magnétosphère. Lorsqu'ils pénètrent dans l'atmosphère terrestre, une grande partie de ceux qui restent sont absorbés par l'atmosphère (formant les aurores boréales).


Quelle serait la force du &ldquomagnét&rdquo de la Terre s'il avait la taille d'un aimant de réfrigérateur ?

Si vous réduisiez la "partie magnétique" de l'intérieur de la Terre à la taille d'un aimant de réfrigérateur, quelle serait sa force en Gauss ?

Ce n'est pas une question de travail à domicile. Je viens de regarder cette vidéo qui incluait la déclaration : "Un aimant de réfrigérateur est 100 fois plus puissant que le champ magnétique terrestre". J'essaie de répondre à la question de mon ami : "Comment se fait-il qu'une boussole indique généralement le nord au lieu de l'aimant de réfrigérateur le plus proche ?". Je me suis mis à postuler une relation basée sur le cube inverse de la distance du centre des aimants et j'ai décidé qu'il pourrait y avoir une meilleure approche (voir ci-dessus).


L'aimant le plus puissant du monde aidera à recréer la puissance du soleil sur Terre

L'aimant le plus puissant au monde, prétendument capable de soulever un porte-avions, devrait se diriger vers la France, où il sera utilisé dans le cadre d'un générateur de fusion nucléaire.

L'aimant solénoïde central de 59 pieds de haut et 1 000 tonnes constituera une partie cruciale du générateur de fusion car il utilisera son champ magnétique intense pour contrôler une bande de plasma surchauffé à des températures de dizaines de millions de degrés.

Le générateur de fusion est connu sous le nom d'ITER&mdashthe International Thermonuclear Experimental Reactor. Il s'agit essentiellement d'un simulateur Sun.

Les scientifiques l'utiliseront pour tenter la fusion nucléaire, le même processus qui alimente notre étoile la plus proche. En exploitant la chaleur intense qui en résulte, les scientifiques transformeront l'eau en vapeur qui alimentera ensuite des générateurs.

La puissance du solénoïde central peut être comprise par rapport à d'autres aimants plus sensibles.

Les intensités de champ magnétique peuvent être mesurées en unités de Tesla (T). L'intensité du champ magnétique terrestre se situe entre 0,000025 et 0,000065 T, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration. Un aimant de réfrigérateur puissant serait d'environ 0,01 T.

Les appareils d'IRM couramment utilisés dans les hôpitaux ont généralement des forces comprises entre 1,5 et 3 T. Ils sont capables d'attirer des chaises en métal et d'autres objets de l'autre côté des pièces.

Le solénoïde central atteindra une force de champ magnétique de 13 Tesla et des centaines de milliers de fois plus forte que le champ terrestre.

L'aimant a été fabriqué par General Atomics&mdash qui produit également des drones militaires&mdashin en partenariat avec l'US ITER.

Dans une déclaration conjointe, ITER et General Atomics ont déclaré que les structures de support tenant l'aimant "devront résister à des forces égales à deux fois la poussée d'une navette spatiale au décollage".

Le communiqué ajoute : « Sa force magnétique est suffisamment puissante pour soulever un porte-avions de 6 pieds dans les airs. »

Le Dr Michael Mauel, expert en plasma à l'Université de Columbia, a déclaré dans le communiqué : « La livraison du premier module de solénoïde central ITER est une étape passionnante pour la démonstration de l'énergie de fusion et également une réalisation formidable de la capacité des États-Unis à construire de très grandes, hautes -champ, aimants supraconducteurs à haute énergie."

Les scientifiques recherchent l'énergie de fusion nucléaire depuis des décennies. Il n'émet aucun gaz à effet de serre et son combustible, le deutérium, se trouve dans l'eau de mer. Il peut fournir de l'énergie 24 heures sur 24.

De plus, malgré les températures de fonctionnement incroyablement élevées d'environ 150 millions de degrés Celsius (270 millions de degrés Fahrenheit), ITER affirme que le processus ne peut entraîner aucune réaction d'emballement, car toute interruption du processus entraînerait son arrêt.

Mais la fusion nucléaire est incroyablement difficile à maintenir. Il s'agit de chauffer le deutérium et l'hydrogène à très haute température jusqu'à ce qu'ils forment un plasma qu'il faut ensuite contrôler pour qu'il ne touche pas les parois métalliques du réacteur.

Le problème avec de nombreux réacteurs à fusion est que les scientifiques n'ont pas encore trouvé le moyen de les faire produire plus d'énergie qu'il n'en faut pour fonctionner. ITER fait partie des recherches en cours pour surmonter cet obstacle.


Neil deGrasse Tyson explique le champ magnétique terrestre et les pôles magnétiques

Nous connaissons tous le champ magnétique terrestre, n'est-ce pas ? Eh bien, Neil deGrasse Tyson et le co-animateur de bandes dessinées Chuck Nice sont ici avec un autre explicateur de StarTalk Radio pour vous renseigner sur les choses que vous ignorez peut-être sur le champ magnétique et les pôles magnétiques de la Terre.

Découvrez pourquoi le pôle magnétique sud de la Terre est en fait au nord. Nous discutons de la façon dont le champ magnétique terrestre n'est pas aligné avec l'axe de rotation de la Terre. Vous découvrirez pourquoi, lorsque vous utilisez une boussole pour trouver le nord, elle pointe probablement vers quelque part dans le nord-ouest du Canada.

Vous découvrirez les différences entre les pôles magnétiques de la Terre et les pôles géographiques de la Terre. Neil nous explique comment trouver le vrai Nord. Neil explique également pourquoi les pôles magnétiques de la Terre se retournent et se sont retournés plusieurs fois. Nous discutons de la «théorie de la dynamo». Enfin, nous examinons le champ magnétique du Soleil et son impact sur les taches solaires. Tout cela, en plus, Neil nous dit pourquoi il n'y a pas de compréhension des champs magnétiques sans physique quantique.

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Champs magnétiques : son objectif sur Terre

Si vous avez utilisé une boussole, vous avez utilisé l'une des fonctionnalités clés de la Terre pour trouver votre chemin. Cette caractéristique est le champ magnétique terrestre.

La Terre est un aimant géant. En effet, le noyau génère le champ magnétique en utilisant le processus appelé géodynamo. Le processus de géodynamo fonctionne comme ceci : le noyau externe est plein de métaux conducteurs qui sont chauffés par le bas par le noyau interne. Cela entraîne la convection. La convection dans le noyau externe est maintenue par la chaleur dans le noyau interne et la différenciation chimique. Avec l'aide de la rotation de la Terre, cela entraîne la convection et crée une instabilité qui forme le champ magnétique, et ce processus aligne le champ magnétique sur l'axe de rotation de la planète.

Les champs magnétiques sont essentiels à la vie sur Terre. C'est parce que le champ magnétique protège la planète des rayons cosmiques et des particules chargées des éruptions solaires. Lorsque les particules chargées frappent le champ magnétique, elles sont piégées et glissent le long des lignes de champ se déplaçant vers les pôles. Les zones les plus fortes du champ magnétique sont près des pôles, et si les particules ne sont pas assez fortes, elles sont repoussées et rebondissent le long des lignes de champ, ce qui crée les ceintures de rayonnement de Van Allen. Là, le champ magnétique a piégé les particules chargées pour les empêcher d'atteindre l'atmosphère. Si nous n'avions pas le champ magnétique protégeant la Terre, alors l'atmosphère serait dépouillée de ses atomes et le rayonnement du vent solaire irradierait toute vie sur Terre.

Ceintures de radiation Van Allen

Cependant, les particules chargées interagissent également avec les champs magnétiques. Les mouvements des particules chargées dans les cercles forment leurs propres champs magnétiques. En conséquence, lorsque les deux champs magnétiques entrent en collision, le champ magnétique terrestre absorbe la quantité de mouvement des particules chargées, ce qui repousse le champ magnétique terrestre. La Terre veut créer un champ magnétique uniforme, mais le Soleil éloigne les champs magnétiques du soleil. Ce n'est pas un bombardement uniforme, en raison des variations de la production solaire.

Il y a des moments où le vent solaire est assez fort pour vaincre le champ magnétique. La particule chargée glisse le long du champ jusqu'aux pôles et, lorsqu'elle est suffisamment forte, elle pénètre dans l'atmosphère près des pôles terrestres et ionise l'atmosphère. Cela conduit à une belle vue appelée Aurora Borealis/Australis.


Champ magnétique terrestre vs aimant de réfrigérateur - Astronomie

Le champ magnétique terrestre est d'environ 0,32 Gauss à l'équateur et d'environ 0,62 Gauss aux pôles.

William Gilbert a émis l'hypothèse que la Terre était un aimant géant en 1600. Thomas Gold a proposé le nom de "magnétosphère" en 1959. La magnétosphère de la Terre s'étend loin dans l'espace et est influencée par le vent solaire (ions et électrons émis par le soleil). Il s'étend dans l'espace de 60 à 37 280 miles (100 à 60 000 km) vers le Soleil et à plus de 186 500 miles (300 000 km) du Soleil (vers la nuit), formant la queue magnétique de la Terre.

La magnétopause est la frontière entre la zone dans laquelle le champ magnétique terrestre domine et le champ magnétique du reste du système solaire domine.

Aurore :
Les particules chargées sont piégées sur les lignes de champ de la magnétosphère. Les aurores apparaissent lorsque des particules piégées de la spirale du vent solaire vers un pôle. Ces magnifiques arcs de lumière dans le ciel quasi polaire sont causés par des gaz qui s'excitent après avoir été touchés par des particules solaires. La plupart des aurores sont à 100 à 250 km au-dessus du sol (dans l'ionosphère).


Des aimants permanents plus puissants que ceux du réfrigérateur pourraient être une solution pour fournir de l'énergie de fusion

Crédit : Michael Drevlak

Des aimants permanents semblables à ceux utilisés sur les réfrigérateurs pourraient accélérer le développement de l'énergie de fusion, la même énergie produite par le soleil et les étoiles.

En principe, de tels aimants peuvent grandement simplifier la conception et la production d'installations de fusion sinueuses appelées stellarators, selon des scientifiques du laboratoire de physique des plasmas de Princeton (PPPL) du département américain de l'Énergie (DOE) et de l'Institut Max Planck de physique des plasmas à Greifswald, en Allemagne. . Le fondateur de PPPL Lyman Spitzer Jr. a inventé le stellarator au début des années 1950.

La plupart des stellarators utilisent un ensemble de bobines torsadées complexes qui s'enroulent comme des rayures sur une canne en bonbon pour produire des champs magnétiques qui façonnent et contrôlent le plasma qui alimente les réactions de fusion. Des aimants permanents de type réfrigérateur pourraient produire la partie dure de ces champs essentiels, selon les chercheurs, permettant à des bobines simples et non torsadées de produire la partie restante à la place des bobines complexes.

Les bobines torsadées les plus chères

"Les bobines torsadées sont la partie la plus chère et la plus compliquée du stellarator et doivent être fabriquées avec une très grande précision sous une forme très compliquée", a déclaré le physicien Per Helander, chef de la division Stellarator Theory chez Max Planck et auteur principal d'un article. décrivant la recherche dans Lettres d'examen physique (PRL). "Nous essayons d'alléger les exigences sur les bobines en utilisant des aimants permanents."

Les stellarators simplifiants, qui fonctionnent sans risque de perturbations dommageables auxquelles sont confrontés les dispositifs de fusion tokamak plus largement utilisés, peuvent présenter un grand attrait. "Je suis extrêmement enthousiasmé par l'utilisation d'aimants permanents pour façonner le plasma dans les stellarators", a déclaré Steve Cowley, directeur du PPPL et co-auteur de l'article. "Cela conduit à une conception technique beaucoup plus simple."

La fusion, la puissance qui entraîne le soleil et les étoiles, combine des éléments légers sous forme de plasma - l'état chaud et chargé de la matière composé d'électrons libres et de noyaux atomiques - qui génère des quantités massives d'énergie. Les scientifiques du monde entier utilisent des tokamaks, des stellarators et d'autres installations dans le but de créer et de contrôler la fusion sur Terre pour un approvisionnement pratiquement inépuisable d'énergie sûre et propre pour produire de l'électricité.

La nouvelle idée d'aimants permanents est une émanation d'un projet d'expo-sciences que Jonathan Zarnstorff, le fils du scientifique en chef du PPPL Michael Zarnstorff, coauteur de l'article, a mis en place au collège. Jonathan voulait construire un canon à rails, un appareil qui utilise généralement un courant à haute tension pour générer un champ magnétique pouvant tirer un projectile. Mais le courant haute tension serait dangereux à utiliser dans une salle de classe.

Image schématique du stellarator à aimant permanent avec plasma en jaune. Le rouge et le bleu indiquent des aimants permanents avec des bobines simplifiées entourant le navire. Crédit : Câline Zhu.

Solution père et fils

La solution à laquelle le père et le fils sont arrivés était d'utiliser des aimants permanents en néodyme, ou terres rares, pour produire en toute sécurité le champ magnétique. Les aimants en terres rares ont des propriétés surprenantes et utiles. Ils génèrent des champs assez puissants pour la petite taille des aimants, et ce sont des champs "durs" qui ne sont presque pas affectés par les autres champs à proximité. Ces aimants pourraient ainsi fournir ce que les physiciens appellent la partie « poloïdale » d'un champ stellaire en spirale, tandis que de simples bobines rondes pourraient fournir la partie « toroïdale » qui constitue le reste du champ. "J'y avais pensé au fil des ans, mais je n'avais pas le temps de développer l'idée", a déclaré Zarnstorff. L'idée s'est finalement concrétisée lors de discussions avec Cowley et le physicien Cary Forest de l'Université du Wisconsin-Madison.

Les aimants permanents sont toujours " allumés ", ce qui contraste fortement avec les bobines électromagnétiques standard utilisées par les stellarators et les tokamaks. De telles bobines créent des champs magnétiques lorsqu'elles sont traversées par un courant électrique, courant qui nécessite des alimentations dont les aimants permanents n'ont pas besoin. D'autres avantages de l'utilisation d'aimants permanents pour simplifier les bobines de stellarator comprennent :

  • Coût inférieur à celui des électro-aimants fabriqués à la main
  • Création d'un espace suffisant entre les bobines simplifiées pour faciliter la maintenance
  • Possibilité de repositionner les aimants pour créer une variété de formes pour les champs magnétiques
  • Réduction des risques d'ingénierie et de fabrication.

Les aimants permanents ont aussi des inconvénients. "Vous ne pouvez pas les éteindre", a déclaré Helander, ce qui signifie qu'ils peuvent attirer tout ce qu'ils peuvent attirer à portée. Ils produisent également une intensité de champ maximale limitée, a-t-il déclaré. Néanmoins, de tels aimants "peuvent être parfaits pour créer des expériences sur le chemin d'un réacteur", a-t-il ajouté, "et des aimants permanents plus puissants peuvent devenir disponibles".

Pour Zarnstorff, les aimants permanents sont "une stratégie et un nouvel ensemble d'outils, et nous devons trouver comment les utiliser". Il prévoit désormais plusieurs utilisations. D'abord viendra la construction d'un stellarator de table avec des aimants permanents installés. Plus loin, il espère que PPPL pourra produire le premier stellarator optimisé simple au monde, conçu pour répondre à des objectifs de performances spécifiques. Cette installation pourrait être améliorée pour augmenter son intensité de champ, en vue du développement continu de la machine simplifiée. À terme, un stellarator comprenant des aimants permanents pourrait produire de l'énergie pour générer de l'électricité pour toute l'humanité.


Quelle est la puissance des aimants d'un appareil d'IRM ?

Le composant le plus important et le plus important d'un système d'IRM est le aimant. L'aimant dans un système d'IRM est évalué à l'aide d'une unité de mesure connue sous le nom de Tesla. Une autre unité de mesure couramment utilisée avec les aimants est le gauss (1 Tesla = 10 000 gauss). Les aimants utilisés aujourd'hui en IRM sont de l'ordre de 0,5 Tesla à 3,0 Tesla, soit 5 000 à 30 000 gauss. Des aimants extrêmement puissants - jusqu'à 60 Tesla - sont utilisés dans la recherche. Comparé au champ magnétique terrestre de 0,5 gauss, vous pouvez voir à quel point ces aimants sont incroyablement puissants.

En raison de la puissance de ces aimants, la salle d'IRM peut être un endroit très dangereux si des précautions strictes ne sont pas respectées. Objets métalliques peuvent devenir des projectiles dangereux s'ils sont introduits dans la salle d'analyse. Par exemple, des trombones, des stylos, des clés, des ciseaux, des hémostatiques, des stéthoscopes et tout autre petit objet peuvent être retirés des poches et du corps sans avertissement, auquel cas ils volent vers l'ouverture de l'aimant (où le patient est placé) à des vitesses très élevées, constituant une menace pour tout le monde dans la pièce. Les cartes de crédit, les cartes bancaires et tout autre élément doté d'un codage magnétique seront effacés par la plupart des systèmes d'IRM.

le force magnétique exercée sur un objet augmente exponentiellement à mesure qu'il s'approche de l'aimant. Imaginez-vous debout à 15 pieds (4,6 m) de l'aimant avec une grande clé à pipe dans la main. Vous pourriez ressentir une légère traction. Faites quelques pas de plus et cette traction est beaucoup plus forte. Lorsque vous vous approchez à moins de 1 mètre (3 pieds) de l'aimant, la clé est probablement retirée de votre prise. Plus un objet a de masse, plus il peut être dangereux - la force avec laquelle il est attiré par l'aimant est beaucoup plus forte. Des seaux à vadrouille, des aspirateurs, des poteaux à perfusion, des réservoirs d'oxygène, des brancards pour patients, des moniteurs cardiaques et d'innombrables autres objets ont tous été attirés dans les champs magnétiques des appareils d'IRM. Les objets plus petits peuvent généralement être retirés de l'aimant à la main. Les plus gros peuvent devoir être retirés avec un treuil, ou le champ magnétique peut même devoir être coupé.

Avant d'autoriser un patient ou un membre du personnel d'assistance à entrer dans la salle d'analyse, il ou elle est soigneusement examiné pour les objets métalliques - et pas seulement les objets externes. Souvent, les patients ont implants à l'intérieur d'eux qui rendent très dangereux pour eux d'être en présence d'un champ magnétique puissant. Fragments métalliques dans l'œil sont très dangereux car le déplacement de ces fragments pourrait causer des lésions oculaires ou la cécité. Gens avec stimulateurs cardiaques ne peut pas être scanné ni même s'approcher du scanner car l'aimant peut provoquer un dysfonctionnement du stimulateur cardiaque. Anévrisme clips dans le cerveau peut être très dangereux car l'aimant peut les déplacer, les obligeant à déchirer l'artère même sur laquelle ils ont été placés pour réparer.

Les champs magnétiques de l'IRM sont incroyablement puissants. Une montre s'envolant d'un bras et entrant dans l'appareil d'IRM est tout à fait possible.


La Terre agit comme un très gros aimant faible - c'est pourquoi les boussoles pointent vers le nord ! Dans cet article, nous explorons quelques faits intéressants sur le champ magnétique terrestre, y compris quelques façons de jouer avec lui en utilisant des aimants en néodyme.

Pourquoi la terre est-elle comme un aimant ?

Le champ magnétique terrestre est principalement causé par des courants électriques dans le noyau externe liquide, qui est composé de fer conducteur en fusion. Des boucles de courants dans le fer liquide en mouvement constant créent des champs magnétiques.

De loin, la Terre ressemble à un gros aimant avec un pôle nord et sud comme n'importe quel autre aimant. (Comme décrit dans Quel pôle est le nord, le pôle situé dans le nord du Canada est en réalité le pôle sud magnétique.) Si nous le considérons comme un aimant, comment se compare-t-il à un aimant que vous pourriez tenir dans votre main ?

Comme décrit dans notre article sur les qualités d'aimant, nous décrivons souvent la force d'un aimant de deux manières différentes : la force du champ magnétique qui l'entoure (champ de surface, exprimé en gauss) et la force nécessaire pour retirer un aimant d'un plaque d'acier ou un autre aimant (force de traction, exprimée en livres). Comment définirions-nous la Terre ?

Notre aimant sphérique S8 a une intensité de champ de plus de 8 000 gauss près des pôles de l'aimant. Collé à une surface en acier, la force de traction est d'environ 6,5 lb. Quelles seraient les spécifications de la terre ?

La force du champ magnétique terrestre aux pôles est d'environ 0,6 gauss et bien plus faible qu'un aimant en néodyme !

Pour le plaisir, nous avons fait une estimation approximative de ce que serait la force d'attraction d'un aimant terrestre, en faisant une longue liste d'hypothèses discutables. Si nous supposons que la Terre est un aimant permanent au lieu d'une boule de fer à moitié fondu avec des courants électriques qui la traversent, nous pourrions comprendre Brmax est d'environ 1 gauss. C'est beaucoup plus faible que le Brmax de 13 200 gauss pour un aimant de grade N42 comme le S8.

Si vous pouviez trouver la plus grande porte de réfrigérateur de l'univers à laquelle coller la Terre, nous avons fait des calculs plus approximatifs pour comprendre qu'elle pourrait avoir une force de traction d'environ 19 tonnes. Cela semble beaucoup, mais pas tellement quand on considère que la Terre a une masse d'environ mille milliards de tonnes. Les forces de la gravité qui la tirent vers cette immense porte du réfrigérateur éclipseraient probablement complètement toutes les forces magnétiques.

La boussole

Debout à la surface de la Terre, nous pouvons utiliser un aimant ou un objet magnétisé pour agir comme une boussole. Mesurer la direction du champ magnétique est un excellent moyen de déterminer la direction depuis près de mille ans.

Comment ça marche? L'aiguille d'une boussole est en fait un morceau de métal magnétisé. Soigneusement équilibré, il a tendance à se déplacer pour s'aligner sur le champ magnétique local. Lorsqu'il n'est pas orienté vers le nord, les forces magnétiques ont tendance à le pousser dans cette direction. Les forces sont très faibles, mais avec une boussole à faible frottement, elles sont suffisantes pour faire le travail.

Notez qu'une boussole a tendance à pointer vers le pôle nord magnétique, qui est différent du pôle nord géographique où toutes les lignes de longitude se rencontrent. La différence entre la direction vers le pôle nord géographique et l'endroit où pointe une boussole s'appelle la déclinaison.

Non seulement une aiguille magnétisée peut fonctionner comme une boussole, mais un aimant peut aussi le faire. Notre astuce préférée consiste à équilibrer un disque magnétique sur le bord et à le laisser tourner pour pointer vers le pôle nord. Nous l'avons déjà montré dans notre article sur l'identification des pôles d'un aimant. Ici, voyez une démonstration similaire avec nos aimants plastifiés rouges et noirs.

Inclinaison et boussole 3D

La direction réelle du champ magnétique à un endroit particulier de la Terre est toujours au niveau du sol. En fait, ici, sur notre site de Pennsylvanie, aux États-Unis, la direction est davantage orientée vers le sol. La quantité que la direction du champ n'est pas au niveau est appelée l'inclinaison. Selon la carte à droite, nous voyons ici un champ magnétique pointant vers le pôle nord magnétique, mais également pointant vers le sol à environ 67 degrés. Votre inclinaison variera en fonction de votre situation géographique. La plupart de l'Amérique du Nord varie de 40 à 70 degrés.

La vidéo ci-dessous montre comment visualiser cela de deux manières différentes. Tout d'abord, nous roulons un aimant sphérique sur un bureau plat et non métallique. Il s'arrête toujours avec l'aimant et le pôle nord pointant vers le bas à un angle ! Imaginez une grosse flèche passant par l'axe de l'aimant sphérique, pointant vers le sol. C'est la direction du champ magnétique local.

La deuxième démo utilise un aimant annulaire magnétisé diamétralement, qui roule de manière inégale sur le bureau. L'aimant roule pour s'aligner sur le champ magnétique local, le pôle nord pointant vers le bas à un angle aigu.

Le pôle nord bouge - Paléomagnétisme

Fait intéressant, le pôle nord ne reste pas immobile. Il a tendance à se déplacer un peu, même d'une année à l'autre. Au cours des 180 dernières années, le pôle magnétique nord a migré vers le nord-ouest.

Sur de plus longues périodes, l'emplacement des pôles peut tellement bouger que les pôles nord et sud peuvent changer d'emplacement. Il existe des preuves que ces inversions de champ magnétique se sont produites à divers moments au cours de l'histoire. Des preuves de ces événements peuvent être trouvées dans le monde entier dans les basaltes, les carottes de sédiments prélevées dans les fonds océaniques et les anomalies magnétiques des fonds marins.

Lorsque ces roches se sont formées, des morceaux d'oxyde de fer à l'intérieur ont été magnétisés et se sont alignés avec le champ magnétique terrestre à ce moment et à cet endroit. En mesurant l'alignement de ces particules, un historique de ces inversions de champ magnétique peut être lu dans le fond marin (entre autres).

En fait, les bandes de directions de magnétisation alternées le long du fond marin mesurées dans les années 1960 et 1970 étaient la preuve nécessaire pour valider les théories de la dérive des continents et de la tectonique des plaques.

Pour une démonstration, nous avons saupoudré de la poussière de fer sur une surface et déplacé un aimant à proximité. Bien que vous puissiez acheter de l'oxyde de fer comme celui-ci dans certains magasins de loisirs ou de sciences, vous pouvez également en fabriquer un peu en broyant un morceau d'acier ou de fer avec une lime. Désolé, nous ne proposons pas de limaille de fer à la vente !

Dans la vidéo ci-dessous, vous pouvez voir comment les particules de fer s'alignent avec le champ magnétique.

Le champ magnétique dans l'espace

Dans l'espace, le champ magnétique terrestre fait des choses très importantes auxquelles nous ne pensons pas souvent. Bien qu'il soit difficile de proposer des expériences pour montrer ces effets ici sur la surface de la Terre, cela reste assez intéressant.

Le vent solaire est un flux de particules chargées qui s'écoulent vers l'extérieur du soleil, composé principalement d'électrons et de protons. Le champ magnétique terrestre protège la surface de la terre de la plupart de ces particules dans une région connue sous le nom de magnétosphère. Sa forme change et change constamment en réponse au vent solaire.

Là où certaines de ces particules chargées se faufilent au-delà du champ magnétique, nous voyons des aurores et des aurores boréales (et australes).

Bien sûr, la magnétosphère est importante pour nous pour plus que de fournir de jolis spectacles de lumière aux personnes vivant à proximité des pôles. Les scientifiques pensent que s'il n'y avait pas de champ magnétique, les particules chargées du vent solaire enlèveraient la couche d'ozone, ce qui aide à bloquer les rayons UV du soleil. Encore plus radicalement, des preuves suggèrent que ce manque de champ magnétique est la raison pour laquelle Mars a si peu d'atmosphère et qu'elle a été supprimée au fil du temps depuis que le champ magnétique martien s'est éteint.


Le mécanisme?

Le problème avec l'interprétation de ces données magnétiques est le mécanisme présumé de fonctionnement du champ magnétique terrestre, et donc l'échelle de temps présumée de plusieurs millions d'années pour ces inversions.

Le champ magnétique terrestre est généralement considéré par la plupart des géophysiciens comme étant associé aux courants électriques dans la région la plus interne de la terre, le noyau, qui est censé être constitué d'un mélange métallique fer-nickel, et est censé fonctionner comme une dynamo . On pense que ces courants électriques sont produits par la circulation lente de matériaux en fusion qui transportent des quantités inégales de charges électriques positives et négatives. 7,8 Par conséquent, on pouvait s'attendre à ce que l'inversion du champ magnétique terrestre soit un processus lent, et donc la vision évolutionniste a été qu'une transition d'une polarité magnétique (direction) à l'autre prenait généralement des millions d'années. Certes, plusieurs milliers d'années au moins ont maintenant été estimées nécessaires pour l'achèvement d'un tel renversement. 9

Quoi qu'il en soit, ce mécanisme opérationnel préféré par la plupart des géophysiciens, l'hypothèse dite de la dynamo, présente de nombreux problèmes qui ont été bien documentés. 10-13

Étant donné que les inversions de terrain sont enregistrées dans les strates fossiles, les inversions ont dû se produire lorsque les strates étaient en train d'être posées. De nombreux créationnistes soutiennent que le déluge de Noé a produit la plupart des couches de fossiles en une seule année. Ainsi, ces inversions du champ magnétique terrestre doivent être envisagées comme se produisant en moyenne chaque semaine ou deux pendant l'année du déluge.

De tels changements sont évidemment très rapides par rapport aux échelles de temps de plusieurs milliers ou millions d'années des évolutionnistes prédites par leur hypothèse dynamo. Cependant, les créationnistes Dr Thomas G. Barnes (professeur émérite de physique, Université du Texas à El Paso) et Dr D. Russell Humphreys (physicien aux Sandia National Laboratories, Albuquerque, et professeur adjoint de physique à l'Institute for Creation Research, San Diego) ont plaidé de manière convaincante pour une hypothèse alternative viable à la dynamo. Ils proposent des courants électriques en décroissance libre dans le noyau terrestre. 14-18 Ce mécanisme explique la décroissance en temps réel du champ terrestre au cours des 150 dernières années environ, le courant généré par cette décroissance du champ étant bien corrélé avec les calculs de la quantité de courant réellement présente dans le noyau. De plus, il peut expliquer que les inversions magnétiques enregistrées dans les roches se sont produites en quelques jours à quelques semaines seulement ! 19,20


Problèmes

Cependant, davantage de recherches devraient être menées sur la dérive occidentale et la variation séculaire par ceux qui s'en tiennent au modèle de désintégration. J'aimerais également voir des travaux effectués sur la manière dont les inversions s'intègrent dans le concept de sédiments déposés à un moment donné par une « inondation ».

Permettez-moi de m'étendre sur quelques autres problèmes avec la théorie de la dynamo.

  1. Les seules données complètes dont nous disposons sont des données en temps réel. On suppose fondamentalement qu'ayant commencé très petit, les courants ont augmenté jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint. Très peu est dit concernant le taux de diminution important montré par les données en temps réel. Elsasser mentionne que le taux ralentit dans l'espoir que le champ recommence à augmenter,12 mais il a supposé que toute diminution serait linéaire et a involontairement décrit, au moins dans la forme, une décroissance exponentielle. La baisse n'est pas négligeable non plus. Sydney Chapman dit qu'il s'agit d'un changement « pas égalé par aucune autre propriété géophysique mondiale ».
  2. Concernant les inversions, une méthode est par rotation, l'autre est par une diminution de grandeur, de zéro au signe opposé. La durée postulée est de l'ordre de 10 000 ans. Wilbert Rusch pose des questions sur cet événement qui se concentrent sur les effets secondaires qui ne sont normalement pas pris en compte. C'est-à-dire:
    1. Les ceintures de rayonnement sont liées au champ magnétique. Quel type de tempêtes aurait été associé à un tel renversement ?
    2. Si le champ passe par zéro et qu'il faut un certain temps pour se produire, le point médian représente-t-il un temps sans protection contre les rayons cosmiques ? Would this not result in the destruction of life on Earth?
    3. Very importantly—what type of force could reverse the magnetic field?

    The only objection to Horace Lamb’s model was the large age assumed for the Earth. Otherwise, not only does his model fit well, but it makes good sense. It is not necessary to assume an old age for the Earth. It is only the prejudice of clinging to uniformitarianism and its offshoots that forces “science” into difficulties in matters like this one.

    At the time of writing, Brian D. Eglinton was a 3rd year Engineering student from North Adelaide.


    Voir la vidéo: Magnétisme terrestre. documentaire 2016 HD (Août 2021).