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Géomagnétisme

Observer, modéliser et prévoir le champ magnétique terrestre

Archives : L'équipe en 2010

Dans tout l’espace, autour et à l’intérieur de la Terre, se trouve un champ magnétique. Ce champ est proche d’un dipôle peu incliné par rapport à l’axe de rotation de la Terre. Plusieurs phénomènes se somment et constituent le champ magnétique total, qui varie constamment selon les variations des sources qui le génèrent. Son étude permet de comprendre tout autant la structure et la dynamique interne de la Terre que les phénomènes qui se produisent dans la haute atmosphère et dans l’espace. Les observations de ce champ, que ce soit par des satellites ou des mesures faites en observatoires, et les modèles numériques permettent de contraindre les processus physiques qui entrent en jeu.

Observations du champ magnétique et de l'environnement ionosphérique

L’équipe collabore avec les observatoires magnétiques de l’IPGP et exploite des missions spatiales, telle la constellation Swarm de l’ESA, dont les magnétomètres absolus (développés par le CEA-Léti, financés par le CNES), sont sous sa responsabilité. Elle est à l’origine du projet NanoMagSat en développement dans le cadre du programme Scout de l’ESA. Cette constellation vise à développer l’observation spatiale permanente du champ magnétique et de l’environnement ionosphérique, grâce à des nanosatellites. 

Satellites Swarm et NanoMagSat

Interprétation et prédiction

L’interprétation des données magnétiques satellitaires ou d’observatoires au sol, passe par la séparation des contributions dues aux différentes sources générant le champ magnétique. Les signaux associés aux sources internes à la Terre, comme la lithosphère, sont étudiés en détail au sein de l’équipe. Une attention particulière est portée au champ du noyau, à son évolution temporelle et à sa prédiction. Les sources externes, comme l’ionosphère et la magnétosphère, sont devenues aussi, récemment, des sujets importants.

Modèle du champ du noyau

Simulations numériques de l'effet dynamo

Ce pan de nos activités repose sur des codes massivement parallèles développés par les chercheurs de l’équipe, dont la maîtrise permet d’allier souplesse et innovation. Nos études les plus récentes concernent l’effet d’une couche stratifiée stable sur l’écoulement convectif et l’effet dynamo (pour la Terre et Jupiter), la convection double-diffusive, et la dynamo en sphère fluide pleine, à l’oeuvre sur Terre avant la nucléation de la graine.

Dynamo double-diffusive

Champ magnétique et rotation de la Terre

À l’échelle des temps géologiques :
– L’axe du dipole magnétique est confondu avec l’axe de rotation
– Par conservation du moment cinétique, la redistribution des masses du manteau (convection) engendre une rotation globale de la planète par rapport à son axe de rotation. C’est le True Polar Wander ou Grande Dérive du Pôle.

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