Comment le magnetisme de la Terre est apparu?

[ecolami]

Bonjour,
La question complète est:
Un champ magnétique devait-il pré-exister pour que le phénomène dynamo puisse apparaitre?
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[Deedee81]

Salut,

La question complète est:
Un champ magnétique devait-il pré-exister pour que le phénomène dynamo puisse apparaitre?

A priori non. Le phénomène de dynamo est stable et donc en l'absence d'effet dynamo initial la situation était un stable. Il suffisait d'un tout petit courant (dû aux frottements, aux réactions chimiques), quelques charges électriques se déplaçant avec le fluide du noyau et hop ça a basculé vers l'équilibre stable actuel de dynamo auto-entretenue.

Ceci dit un champ magnétique initiale il y en avait un faible mais bien présent : le champ magnétique solaire (et encore plus faible, le champ galactique). J'ignore s'il a joué un rôle dans l'amorçage. Intuitivement je dirais que non mais ce n'est pas exclu. Et je doute qu'on trouve des infos facilement (la dynamo planétaire est difficile à simuler, très difficile, autant par des expériences en labos que par du calcul numérique).

Mais si quelqu'un a des sources, ça reste bienvenu

[XK150]

Bonjour ,

http://www.phys.ens.fr/~dormy/Publications/Dormy06.pdf

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

la publi de XK150 est tres interessante et explique pas mal de choses sur le comportement de la magnétosphere mais ne mentionne pas son évolution seculaire a grande échelle.

Le champ magnétique semble etre la depuis aussi loin qu'on puisse remonter avec les roches et l'information paléo-magnétique qu'elle contienne (données correctes a 3,5 milliards d'années). Meme chose pour la Lune (et Mars), qui a gardé un champ magnétique s'affaiblissant et disparaissant a 3,1 Ga. Tout porte a penser que la magnétosphere terrestre est apparue avec la formation du noyau et l'établissement d'un écoulement turbulent assez vigoureux en son sein (voir lien de XK150) provoqué par un reffroidissement relativement rapide et une géodynamique interne (au niveau de l'interface manteau-noyau notamment) aidant sans doute egalement - le tout en rotation...

Meme lors d'inversion de poles, la magnétosphere passe par un champ magnétique multipolaire (avec plusieurs poles nord et sud, d'intensité réduite), pour ensuite se rétablir en champ dipolaire grossierement orienté N-S geographiques.

Néanmoins, le champ magnétique d'un noyau planetaire s'affaibli avec le temps. Celui de Mars, malgré le fait que la planete a un gros noyau essentiellement (totalement?) liquide, n'a plus de magnétosphere digne de ce nom, par manque de courants décents dans le noyau (sans doute la meme chose pour Venus). La Terre, plus grosse, a gardé le champ plus longtemps, et se trouve avoir la bonne taille/pression/temperature pour que le noyau solide soit apparu juste quand il faut*. En cristallisant, cela produit des courants ascendants dans le noyau externe, réactivant la dynamo magnétique apparemment mourante de la fin du Précambrien.

*Il semblerait que le champ magnétique des 600 derniers millions d'annees n'a jamais été aussi intense (sur de longues périodes) - curieusement, cela coincide avec la vie complexe et la conquete des terres emergees.

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]

[trebor]

Salut,



A priori non. Le phénomène de dynamo est stable et donc en l'absence d'effet dynamo initial la situation était un stable. Il suffisait d'un tout petit courant (dû aux frottements, aux réactions chimiques), quelques charges électriques se déplaçant avec le fluide du noyau et hop ça a basculé vers l'équilibre stable actuel de dynamo auto-entretenue.

Ceci dit un champ magnétique initiale il y en avait un faible mais bien présent : le champ magnétique solaire (et encore plus faible, le champ galactique). J'ignore s'il a joué un rôle dans l'amorçage. Intuitivement je dirais que non mais ce n'est pas exclu. Et je doute qu'on trouve des infos facilement (la dynamo planétaire est difficile à simuler, très difficile, autant par des expériences en labos que par du calcul numérique).

Mais si quelqu'un a des sources, ça reste bienvenu

Bonjour à tous,
Cela fait penser au mouvement perpétuel ?
La lune n'a aucune influence sur la rotation du noyau terrestre ?

[Deedee81]

Salut,

La lune n'a aucune influence sur la rotation du noyau terrestre ?

Doit y avoir des forces de marées, mais j'ignore si cela a des conséquences notables sur la dynamo terrestre.

[Tawahi-Kiwi]

Cela fait penser au mouvement perpétuel ?
La lune n'a aucune influence sur la rotation du noyau terrestre ?

L'echelle de temps geologique n'est pas perpetuelle, meme si a l'echelle humaine (ou meme parfois a l'echelle de la vie du Soleil) cela parait eternel.

Soit le noyau se refroidit et il finira eventuellement entierement solide (comme la Lune)
Soit le noyau est en equilibre thermique (ou suffisamment pres de l'equilibre, avec un refroidissement tres lent) et il n'y a plus de courants significatifs (comme Mars et probablement Venus).
Dans les deux cas, la magnetosphere disparait, et dans l'etat actuel des choses, la magnetosphere terrestre disparaitra dans quelques milliards d'annees au mieux.

La lune a peu d'influence. Les marees sur l'ensemble de la Terre sont de ~30cm, et le noyau ne represente que 15 vol.% de la Terre et encore moins pour le noyau externe.
La rotation plus rapide du noyau est vraisemblablement liee aux phenomenes magnetiques poussant le noyau.

T-K

[trebor]

L'echelle de temps geologique n'est pas perpetuelle, meme si a l'echelle humaine (ou meme parfois a l'echelle de la vie du Soleil) cela parait eternel.

Soit le noyau se refroidit et il finira eventuellement entierement solide (comme la Lune)
Soit le noyau est en equilibre thermique (ou suffisamment pres de l'equilibre, avec un refroidissement tres lent) et il n'y a plus de courants significatifs (comme Mars et probablement Venus).
Dans les deux cas, la magnetosphere disparait, et dans l'etat actuel des choses, la magnetosphere terrestre disparaitra dans quelques milliards d'annees au mieux.

La lune a peu d'influence. Les marees sur l'ensemble de la Terre sont de ~30cm, et le noyau ne represente que 15 vol.% de la Terre et encore moins pour le noyau externe.
La rotation plus rapide du noyau est vraisemblablement liee aux phenomenes magnetiques poussant le noyau.

T-K

30 cm sur la croute terrestre, car c'est plus important pour les océans ?

[ecolami]

Bonsoir,
MERCI pour ces informations intéressantes!
Une petite question avec de grandes réponses!

[Tawahi-Kiwi]

30 cm sur la croute terrestre, car c'est plus important pour les océans ?

Les marees de terre. Pour les oceans, en moyenne ce n'est pas tres different, mais les oceans etant (tres) fluides, il y a des phenomenes de resonance qui viennent sur surimposer, donnant une amplitude variant de ~0cm (points amphidromiques) a 16m (Baie de Fundy).
Ces marees oceaniques s'additionnent aux marees de Terre qui a ma connaissance, ne sont pas prises en compte dans le calcul du marnage.

T-K

[Deedee81]

Salut,

Les marees de terre. Pour les oceans, en moyenne ce n'est pas tres different, mais les oceans etant (tres) fluides, il y a des phenomenes de resonance qui viennent sur surimposer, donnant une amplitude variant de ~0cm (points amphidromiques) a 16m (Baie de Fundy).
Ces marees oceaniques s'additionnent aux marees de Terre qui a ma connaissance, ne sont pas prises en compte dans le calcul du marnage.

Il doit y avoir aussi un effet de cohésion (l'inverse du caractère fluide) comme pousser sur une barre rigide va peu la déformer. Des roches ne doivent pas être facile à déplacer. Evidemment sur la taille de la planète ça ne joue guère et les marées terrestres existent mais je pensais au noyau. Celui-ci est fluide mais "coincé" dans un manteau solide. Ca doit limiter fortement les déformations dues aux forces de marées. Comme de l'eau dans une bouteille pleine et fermée se déplacerait peu (même pour une trèèèèès grande bouteille). Bon, je raisonne un peu au pif mais je serais surpris que ça ne joue pas du tout.

En tout cas pour rester dans le sujet, ça ne joue pas vraiment sur la dynamo terrestre.

Une petite question avec de grandes réponses!

Normal sur un grand forum
(me sens tout petit tout à coup )

[Tawahi-Kiwi]

Il doit y avoir aussi un effet de cohésion (l'inverse du caractère fluide) comme pousser sur une barre rigide va peu la déformer. Des roches ne doivent pas être facile à déplacer. Evidemment sur la taille de la planète ça ne joue guère et les marées terrestres existent mais je pensais au noyau. Celui-ci est fluide mais "coincé" dans un manteau solide. Ca doit limiter fortement les déformations dues aux forces de marées.

Pour les roches crustales et le manteau, quelques dizaines de centimetres peuvent etre parfaitement encaissés par l'élasticité des roches. Il en est probablement de meme pour le noyau.

Pour le noyau externe (premiere fois que je verifie), ton pif ne doit pas etre trop loin de la vérité; les viscosités varient de maniere extreme, de 10¹¹ Pa.s a la base a 10² pres de la limite avec le manteau. C'est a dire, une viscosité allant de l'huile a quelque chose similaire a de la glace d'eau. Donc des marées oui, mais pas sur toute l'étendue du noyau externe. Et c'est sans prendre en compte la mésosphere (le manteau inférieur) et D'' (la limite manteau-noyau) qui sont 10 ordres de magnitude au dessus de la glace en terme de viscosité (10²² Pa.s).

...pas sur que la viscosité soit la variable la plus appropriée pour caracteriser la réponse aux forces de marée par contre....

T-K

[Deedee81]

D'accord merci. Plus complexe que je pensais (mais ça c'est pas une surprise)

[trebor]

Les marees de terre. Pour les oceans, en moyenne ce n'est pas tres different, mais les oceans etant (tres) fluides, il y a des phenomenes de resonance qui viennent sur surimposer, donnant une amplitude variant de ~0cm (points amphidromiques) a 16m (Baie de Fundy).
Ces marees oceaniques s'additionnent aux marees de Terre qui a ma connaissance, ne sont pas prises en compte dans le calcul du marnage.

T-K

Bonjour à tous,
Effet du vent sur la marée, le record de la plus grande marée est de 21,6 m, les 4 et 5 octobre 1869, lors du passage d'une tempête tropicale, appelée Saxby Gale, au nord-ouest de la baie de Fundy.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Baie_de_Fundy