Les observatoires magnétiques de l'IPGP | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

Twitter

Aller au compte twitter

  Les observatoires magnétiques de l'IPGP

Un observatoire magnétique est un site dont la pérennité est assurée pour au moins quelques décennies et où on est capable de connaître, à tout moment, l’intensité et la direction du champ magnétique terrestre et de conserver la trace de ses variations temporelles. Les observatoires magnétiques sont soumis à un double défi. L’un est de conserver un environnement magnétiquement propre. L’autre vient de ce que l’étude et la compréhension du champ magnétique terrestre nécessitent de s’intéresser à des phénomènes de durée comprise entre des dizaines d’années et quelques secondes. Ces deux défis sont, pour des raisons diverses, particulièrement difficiles à relever. Le premier car nous sommes quasi impuissants face à la dégradation de notre environnement magnétique du fait des développements urbains et industriels. Le second est qu’il est difficile de comparer avec certitude des observations effectuées avec des instruments nécessairement différents en s’affranchissant du vieillissement des instruments ou des changements de technologie.

 

Si les premières observations – au sens de la quantification- du champ magnétique terrestre apparaissent en France dès 1541, il faudra attendre 1883 pour voir l’établissement du premier observatoire magnétique à Saint-Maur-des-Fossés, dans une boucle de la Marne à 10 km à l’Est de Paris. Cet observatoire, qui dépend du Service météorologique, sera rattaché à l’Institut de physique du globe de Paris lors de sa création en 1924. De nombreux observatoires magnétiques apparaitront en France au début du XXe siècle (Nantes, Puy de Dôme, Perpignan…) puis disparaitront du fait de l’urbanisation croissante. Ainsi l’observatoire magnétique de Saint-Maur-des-Fossés devra être transféré à 30 km à l’Est de Paris au début du XXe siècle à cause de l’installation d’un tramway électrique. L’histoire se répète peu avant la seconde guerre mondiale ou l’observatoire de Val-Joyeux,  qui avait succédé à celui de Saint-Maur-des-Fossés et devenu unique observatoire de France métropolitaine, doit être transféré dans la forêt d’Orléans où il se trouve encore aujourd’hui.

 

En 1985, Jean-Louis Le Mouël, alors directeur de l’IPGP, décide de donner une nouvelle impulsion aux observations magnétiques  en lançant le programme "Observatoire magnétique planétaire" et en confiant la réalisation à Xavier Lalanne.  Il s’agissait alors d’un projet très ambitieux, sans précédent dans ce domaine et pour lequel l’instrumentation était à créer. Ce projet était également novateur en proposant une transmission des données par satellites. Près de cinq années seront nécessaires pour mettre au point le magnétomètre vectoriel VM390 et vérifier ses performances grâce à plusieurs mois d’intercomparaison à l’observatoire de Chambon-la-Forêt. Parallèlement à la mise au point des instruments, il fallut prospecter des sites où le manque d’observation était le plus flagrant.  Cependant la plus grande difficulté fut de trouver des observateurs. Un site où des instruments mesurent automatiquement le champ magnétique terrestre n’est considéré comme un observatoire qu’à la condition qu’un opérateur humain effectue régulièrement – idéalement hebdomadairement - des mesures de calibrage des instruments appellées mesures absolues. Devenir un bon observateur demande des mois, voire des années. C’est un travail d’abnégation, qui demande une absolue rigueur. Un bon opérateur doit à la fois se conformer à une routine et toujours questionner ce qu’il fait. Le champ magnétique étant invisible, ses manifestations subtiles, sa mesure n’a rien d’intuitif alors que les sources d’erreurs sont innombrables.

Plutôt que de créer des observatoires ex-nihilo, l’idée fût de moderniser des observatoires anciens opérant encore des appareils analogiques avec, le plus souvent, des enregistreurs photographiques. Certains de ces observatoires ne fonctionnaient plus, faute de trouver encore du papier photographique au bon format, d’autre fonctionnaient encore mais leurs performances étaient devenues insuffisantes pour qu’ils puissent contribuer à la science de la fin du XXe siècle. Le principe général de la coopération scientifique qui devait s’établir étant que l’IPGP fournit et installe les équipements et forme les opérateurs, le partenaire assurant les dépenses courantes et de personnel. De plus l’IPGP se charge du traitement, du contrôle de qualité et de la publication des données.

 

Le premier observatoire à faire ainsi une avancée technologique de 70 ans fut celui de Tamanrasset dans le Sahara algérien en 1992. A l’arrêt depuis plusieurs années, il devint le plus moderne d’Afrique sous la direction de Noureddine Akacem. 22 ans plus tard, il faut parcourir plus de 2 000 km à vol d’oiseau pour trouver un observatoire magnétique de cette qualité. L’installation fut faite par Xavier Lalanne et Jean-Claude Delmond qui revenait ainsi à l’observatoire de Tamanrasset où il avait travaillé 30 ans plus tôt, dans les premières années de l’Algérie indépendante. Les instruments mis au point pour ce projet, le magnétomètre vectoriel VM390 et le magnétomètre scalaire SM90 étaient pour la première fois déployés. Les données sont transmises en temps quasi-réel via le satellite Meteosat.

 

 

Cette même année, l’observatoire de M’bour, situé à 60 km au Sud-Est de Dakar, est à son tour modernisé. M'bour était un observatoire opéré par un organisme de recherche français, l’Office pour la recherche scientifique outremer (ORSTOM) qui deviendra l’Institut pour la recherche et le développement (IRD). Il s’agissait d’un observatoire doté d’une technologie originale développée par Gilbert Juste, produisant déjà des données numériques mais de qualité insuffisante par rapport aux nouveaux standards définis par Intermagnet. Cette modernisation de l’observatoire de M’bour s’est faite grâce à Jacques Bitterly, responsable des observatoires magnétiques de l’Ecole et observatoire de physique du globe de Strasbourg qui mit à notre disposition un magnétomètre vectoriel VF031 mis à niveau par Jacques Burdin et Jean-Michel Cantin, pour lequel  Xavier Lalanne avait mis au point un système d’acquisition de données et de transmission par satellite. L’installation est effectuée par Gilbert Juste et Jacques Burdin. Cet observatoire sera opéré par l’IRD, jusqu’en 2013. Il est maintenant opéré par l’IPGP avec le concours de l’IRD. 

 

En 1994, la directrice de l’Institut de géophysique du Vietnam, Nguyen Thy Kim Thoa, visite l’IPGP et  propose de débuter une coopération avec la France. Le Vietnam opère quatre observatoires magnétiques de type analogique avec des enregistreurs photographiques. Dans le cadre de cette coopération, en 1995, l’IPGP prend en charge la modernisation de l’observatoire de Phu Thuy, à 25 km à l’Est de Hanoï. La première installation est effectuée par Xavier Lalanne et Jean-Claude Delmond.  Le Vietnam étant en dehors de la couverture du satellite Meteosat, les données ne peuvent alors pas être transmises en temps réel. Deux scientifiques vietnamiens, Ha Duyen Chau et Minh Le Huy viendront en France faire un doctorat en géomagnétisme, plusieurs opérateurs séjourneront à l’observatoire de Chambon-la-Forêt.

 

 

Dans la perspective du lancement du satellite Oersted destiné à l’observation du champ magnétique terrestre, initialement prévu en 1997, Le Centre National d’Etudes Spatiales qui participe à ce programme soutient la création d’un observatoire magnétique en Guyane. Après une mission de reconnaissance effectuée en 1994, un observatoire est installé assez sommairement par Xavier Lalanne et Jean Claude Delmond sur le site Fusée Sonde du Centre Spatial Guyanais avec un magnétomètre vectoriel VM391, un magnétomètre scalaire SM90 et un système d’acquisition de données et de transmission par satellite. Kourou sera le premier et restera longtemps le seul observatoire produisant des données numériques en Amérique du Sud.   

 

A l’automne 1996, Laïke Afsaw, directeur de l’observatoire de géophysique de l’Université d’Addis-Abeba en Ethiopie, se rend en France et après une visite à l’observatoire de Chambon-la-Forêt, sollicite l’IPGP pour moderniser et remettre en fonctionnement l’observatoire magnétique de l’université. Celui-ci avait été créé pour l’année géophysique internationale de 1957-1958 mais avait cessé de fonctionner pendant la guerre civile de 1974 à 1991. Cette proposition intervient alors que nous essayons, sans succès, de faire fonctionner un observatoire à Djibouti depuis près de deux années.  La décision est rapidement prise de transférer les équipements à Addis-Abeba afin de reprendre les observations commencées en 1958. L’installation est faite par Xavier Lalanne, qui avait effectué plusieurs séjours dans cet observatoire entre 1974 et 1975 et Jean-Claude Delmond. Les données sont transmises en temps quasi-réel via le satellite Meteosat.

 

En 1995, l’ORSTOM décide de cesser les activités de géophysique à Tahiti et de céder le terrain de l’observatoire de géophysique de Pamataï, ouvert en 1968, à un promoteur immobilier. Du fait de la situation géographique exceptionnelle de cet observatoire dans l’océan pacifique, l’IPGP est volontaire pour assurer son maintien mais n’a pas les ressources financières nécessaires à l’achat du terrain. Une convention est conclue entre le Commissariat à l'Energie Atomique qui opère sur le terrain voisin et le Laboratoire de détection et de géophysique et un observatoire est installé par Jean-Claude Delmond en 1996. Du fait des activités de ce laboratoire le site est trop bruité et les données de mauvaise qualité. A l’issue de longues tractations, le CEA qui souhaite repousser la limite avec ses futurs voisins, achète la moitié du terrain de l’ORSTOM qui est celle où étaient implantés les locaux de l’observatoire magnétique. Les équipements sont déplacés en 1997 et depuis l’observatoire magnétique de Pamataï fonctionne avec le concours du CEA.

 

En 1998, Alexandre Sursock, directeur du Centre de géophysique du CNRS libanais, contacte Jean-Louis le Mouel qui avait été son directeur de thèse avant que cette dernière ne fut interrompue par la guerre civile libanaise. La paix revenue, le Centre de Géophysique souhaite établir une coopération dense avec l’IPGP couvrant plusieurs domaines tels que la tectonique, la sismologie et le magnétisme. Après une mission de reconnaissance effectuée par Xavier Lalanne, c’est le site de Qsaybeh à 40 km à l’Est de Beyrouth, où le Centre de géophysique prévoit de s’implanter, qui est choisi pour y installer un observatoire magnétique.  Après d’importants travaux de terrassement, le nouvel observatoire est installé par Xavier Lalanne, Christian Martino et Jacques Bitterly en 2000. Malheureusement la construction de nouveaux locaux pour le Centre de géophysique à Qsaybeh ne verra jamais le jour et cet observatoire, trop éloigné du Centre de géophysique, est difficile à maintenir en respectant les standards internationaux qui prévoient une mesure de calibration hebdomadaire. La situation politique - pour le moins complexe - du Liban et le contexte régional n’aident pas.  Après 10 années de fonctionnement chaotique, le renoncement d’un scientifique libanais à prendre la responsabilité de cette activité, nous conduisent à fermer cet observatoire en 2011.

 

 

La coopération scientifique entre l’IPGP et la Chine est très dense au début des années 1980, notamment dans le domaine de la tectonique et de la sismologie expérimentale. De nombreuses délégations chinoises  visitent l’IPGP et s’intéressent au programme "Observatoire Magnétique Planétaire". A la fin des années 90, un projet d’observatoire magnétique est formellement inclus lors de la réunion annuelle entre l’Institut des Sciences de l’Univers du CNRS et le Bureau d’Etat des Séismes de Chine. Après une mission de reconnaissance effectuée par Xavier Lalanne à Lanzhou en 1999, Jacques Bitterly et Christian Martino installeront le premier observatoire numérique de Chine en 2001. Les données de sont pas transmises en temps réel, mais avec un délai de 24 heures.

 

Alors que l’Union soviétique avait une grande tradition d’observation du champ magnétique terrestre, le délitement de cette structure politique et la crise économique qui s’en suit conduisent à la fermeture de la quasi-totalité des observatoires. Une première mission de reconnaissance est effectuée par Xavier Lalanne à Sverdlosk – redevenue  Ekaterinbourg. La modernisation de l’observatoire d’Arti, alors envisagée, échoue face aux obstacles bureaucratiques concernant la transmission des données par satellite. Cinq ans plus tard, dans le cadre d’une coopération entre l’Institut de géophysique de Moscou grâce et à l’action d’Alexeis Ghishiany, c’est l’observatoire de Borok à 400 km au Nord de Moscou qui est choisi pour devenir le premier observatoire numérique de Russie. L’installation sera effectuée en 2004 par Jacques Bitterly et Christian Martino. Comme en Chine, un délai de 24 heures est imposé pour la transmission des données.

 

Au début des années 2000, L’IPGP est l’institution scientifique qui opère le plus d’observatoires magnétique en dehors de son territoire national et avec la plus vaste couverture mondiale. Pour ces raisons, la NASA choisit l’IPGP pour installer un observatoire magnétique ex nihilo sur l’Ile de Pâques, territoire chilien de l’océan pacifique.  Après une première reconnaissance effectuée par Xavier Lalanne, il est projeté d’installer un observatoire magnétique à l’Est de l’île dans une ancienne station de poursuite optique de la NASA. Malheureusement,  la participation financière demandée par le Centre d’Etudes Spatiales du Chili après plus de trois années de négociations est tellement élevée et disproportionnée qu’il nous faut renoncer à ce projet. C’est grâce à Denis Legrand, qui séjourne à l’IRD à Santiago du Chili, que la Direction de la Météorologie du Chili est approchée.  Le choix de la Météorologie répond à notre souci de trouver des partenaires formés à l’observation. Après une nouvelle mission de reconnaissance effectuée par Arnaud Chulliat et Xavier Lalanne, un site est choisi sur l’aéroport de Mataveri en bord de piste. En 2008, Xavier Lalanne et Luis Gaya-Piquet procèderont à la construction des infrastructures et les équipements seront finalement installés par Xavier Lalanne,  Jean-Savary et François Truong en 2009. L’observatoire de l’Ile de Pâques est toujours le plus éloigné d’un autre observatoire, le plus proche étant Tahiti, également opéré par l’IPGP, distant de plus de 4 200 km.

 

Depuis la modernisation de l’observatoire de Phu Thuy, nos collègues vietnamiens nous pressaient de moderniser un autre de leur quatre observatoires. L’observatoire de Dalat, à un peu plus de 1000 km au Sud de Phu Thuy et proche de l’Electrojet équatorial  sera rééquipé en 2003 par Xavier Lalanne et Christian Martino.  Entièrement détruit par la foudre quelques années après il sera finalement réinstallé par Xavier Lalanne, Jean Savary et Benoit Heumez en 2011 puis en 2016.