Le champ magnétique terrestre
Le pôle magnétique proche du pôle Nord géographique est, au sens physique, un pôle sud ; c’est pourquoi il attire l’extrémité nord d’une boussole.
La Terre se comporte comme un aimant droit
Une boussole fonctionne parce que la Terre possède son propre champ magnétique. La NOAA le décrit comme très semblable au champ que produirait un aimant droit placé au centre de la planète. Plus de 90 pour cent du champ mesuré est produit à l’intérieur de la Terre, dans le noyau externe, où le fer liquide en mouvement transporte des courants électriques. Le reste provient des roches aimantées de la croûte et des courants en altitude dans l’atmosphère et dans l’espace.
Attention au nom : le pôle nord d’une aiguille de boussole est attiré par le pôle magnétique de l’Arctique. Puisque les pôles de noms contraires s’attirent, ce pôle arctique est nécessairement, au sens physique, un pôle sud. OpenStax juge donc trompeur le nom courant de pôle Nord magnétique. Les géographes conservent ce nom pour le lieu ; les physiciens retiennent que l’aimant terrestre a son extrémité de type sud au nord. Les lignes de champ sortent de la Terre près du pôle Sud géographique et y entrent près du pôle Nord géographique.
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Un axe incliné, des pôles décalés
L’axe magnétique ne coïncide pas avec l’axe de rotation terrestre. D’après le World Magnetic Model de 2020, la NOAA donne au dipôle géomagnétique, l’aimant qui représente le mieux le champ, une inclinaison de 9.41° par rapport à l’axe de rotation. Le modèle de 2025 donne 9.21°. Le champ réel est moins régulier que celui d’un dipôle parfait. Les scientifiques repèrent donc aussi les pôles d’inclinaison, où le champ est vertical et où une boussole ne peut choisir de direction. Ce sont les pôles magnétiques au sens courant.
Le nord magnétique diffère du nord vrai : il faut donc corriger l’azimut lu à la boussole à l’aide de la déclinaison. Cet angle entre nord magnétique et nord vrai est positif vers l’est et négatif vers l’ouest. La règle de la NOAA est : azimut vrai = azimut magnétique + déclinaison. Si la déclinaison vaut 10° ouest (−10°) et que ta boussole indique 45°, l’azimut vrai vaut 35°. La déclinaison varie selon le lieu et l’année : les cartes précisent donc la date de sa mesure. Près des pôles magnétiques, la NOAA définit des zones d’exclusion où le champ horizontal est inférieur à 2000 nT et où les boussoles ne sont pas fiables.
Des pôles en mouvement
Le champ évolue parce que les écoulements du noyau changent. Le pôle Nord d’inclinaison se déplace dans l’Arctique canadien vers la Sibérie. Des campagnes de mesure ont établi sa position en 2001 et en 2007 ; celle de 2007 estimait sa vitesse à environ 55 km par an vers le nord-nord-ouest. Le rapport de la NOAA de décembre 2025 indique environ 36 km par an pour le pôle Nord d’inclinaison et 9 km par an pour le pôle Sud durant 2025. Puisque le champ change sans cesse, la NOAA et le British Geological Survey publient un nouveau World Magnetic Model tous les cinq ans ; celui de 2025 est paru en décembre 2024. Les marines, les organismes d’aviation et de nombreux systèmes de navigation l’utilisent pour convertir les mesures magnétiques en directions vraies.
Sur des durées bien plus longues, le champ s’inverse même : le nord et le sud échangent leurs places. Les roches en gardent la trace, car la lave qui refroidit sous environ 700 °C conserve la direction du champ de l’époque. Selon la NOAA, la dernière inversion remonte à environ 750 000 à 780 000 ans. Les inversions ont été espacées de 5 mille à 50 millions d’années, et une inversion durerait plusieurs milliers d’années. Personne ne peut prévoir la prochaine.
| Origine du champ terrestre | Principalement le noyau externe de fer liquide (plus de 90 %) |
| Pôle magnétique arctique, au sens physique | Un pôle sud |
| Déclinaison | Angle entre nord magnétique et nord vrai (est +, ouest −) |
| Azimut vrai | Azimut magnétique + déclinaison |
| Pôle d’inclinaison | Lieu où le champ est vertical |
| Dernière inversion du champ | Il y a environ 750 000 à 780 000 ans |
- Le champ terrestre ressemble à celui d’un aimant droit et provient surtout du noyau externe.
- Le pôle magnétique arctique agit comme un pôle sud et attire donc l’extrémité nord d’une boussole.
- Le dipôle est incliné de 9.41° (modèle de 2020) ; azimut vrai = azimut magnétique + déclinaison.
- Le pôle Nord d’inclinaison se déplace de dizaines de kilomètres par an ; les modèles sont renouvelés tous les cinq ans.
- Le champ s’est inversé de nombreuses fois ; la dernière inversion remonte à environ 750 000 à 780 000 ans.
- Au sens physique, le pôle magnétique proche du pôle Nord géographique est :
- Un pôle sud
- Un pôle nord
- Ce n’est pas un pôle
- Les deux à la fois
- Où la majeure partie du champ magnétique terrestre est-elle produite ?
- Dans le noyau externe liquide
- Dans la Lune
- Dans les océans
- Dans la couche d’ozone
- Azimut magnétique 45°, déclinaison 10° ouest. Quel est l’azimut vrai en degrés ?
- Azimut magnétique 120°, déclinaison 8° est. Quel est l’azimut vrai en degrés ?
- De combien de degrés le dipôle géomagnétique était-il incliné par rapport à l’axe de rotation dans le modèle de 2020 ?
- À 36 km par an, de combien le pôle Nord d’inclinaison se déplace-t-il en 10 ans, en km ?
- À quelle fréquence paraît un nouveau World Magnetic Model ?
- Tous les cinq ans
- Tous les mois
- Tous les cent ans
- Une seule fois
- Qu’est-ce qu’un pôle d’inclinaison ?
- Un lieu où le champ est vertical
- L’axe de rotation
- Un lieu quelconque sur l’équateur
- Une roche aimantée
- Quand le champ terrestre s’est-il inversé pour la dernière fois ?
- Il y a environ 750 000 à 780 000 ans
- Vers 1600
- Il y a environ 10 000 ans
- Il ne s’est jamais inversé
- Pourquoi les boussoles sont-elles peu fiables tout près des pôles magnétiques ?
- La composante horizontale du champ y est très faible
- Le champ y est nul partout
- Il fait trop froid pour les aimants
- Les pôles repoussent les boussoles
Sources de ce cours (16)
- OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 22.1 Magnets (all magnets have N and S poles, north-seeking and south-seeking, like poles repel and unlike attract, poles cannot be separated, the magnetic pole near the geographic North Pole is a south magnetic pole, sunspots come in N/S pairs)
- 22.2 Ferromagnets and electromagnets (iron, cobalt, nickel, gadolinium; neodymium alloys; domains grow to millimetre size; Curie temperature of iron 1043 K (770 °C); Oersted saw a compass needle deflected by a current; electromagnets in scrapyard cranes, particle accelerators and MRI; electric current is the source of all magnetism; no monopoles observed)
- 22.3 Magnetic fields and field lines (direction = where a compass north end points; four rules: tangent, density = strength, never cross, closed loops from N to S outside)
- 22.7 Magnetic force on a current-carrying conductor (F = I l B sin θ, 1 T = 1 N/(A·m), example 20.0 A, 5.00 cm, 1.50 T gives 1.50 N; motors)
- 22.9 Magnetic fields produced by currents (Oersted 1820, right hand rule 2, B = μ0 I ÷ (2π r), μ0 = 4π × 10⁻⁷ T·m/A, Earth's field about 5.0 × 10⁻⁵ T, 25 A at 5.0 cm gives twice that; loop centre B = N μ0 I ÷ 2R; solenoid B = μ0 n I, 2000 loops over 2.00 m with 1600 A gives 2.01 T, MRI; ferromagnetic cores)
- 23.1 Induced emf and magnetic flux (Faraday's iron-ring apparatus, emf only while the field changes, magnet pushed into a coil, faster motion gives more emf, generators, Φ = B A cos θ)
- NIST CODATA 2022 vacuum magnetic permeability μ0 = 1.25663706127(20) × 10⁻⁶ N/A² (physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mu0)
- NOAA NCEI Geomagnetism Frequently Asked Questions (ncei.noaa.gov/products/geomagnetism-frequently-asked-questions): field like a dipole at Earth's centre, over 90% from the outer core, intensity roughly 25,000 to 65,000 nT (0.25 to 0.65 gauss)
- 1 gauss = 100,000 nT, declination = angle between magnetic north and true north (east positive)
- inclination, dip poles, dipole axis 9.41° from the rotation axis (WMM2020, 2020.0)
- north magnetic pole moving about 55 km per year north-northwest (2001 and 2007 surveys)
- last reversal about 750,000 to 780,000 years ago, reversals spaced 5 thousand to 50 million years, a reversal would take several thousand years, models renewed every five years, blackout zones where H < 2000 nT, compass balance weights differ by hemisphere, true bearing = magnetic bearing + declination
- NOAA NCEI news "World Magnetic Model 2025 Released" (17 December 2024)
- NOAA NCEI "December 2025 State of the Geomagnetic Field" (north dip pole 36 km/yr and south dip pole 9 km/yr since 1 January 2025)
- USGS, "Pre-gilbertian conceptions of terrestrial magnetism" (pubs.usgs.gov/publication/70009843): Gilbert's De Magnete (1600) first suggested that Earth behaves as a great magnet. Royal Institution, Michael Faraday's ring-coil apparatus (rigb.org): made August 1831, success on 29 August 1831, the first electric transformer
- APS News "This Month in Physics History" (Aug 2001): Faraday's electromagnetic rotation experiments of September 1821, the principle behind the electric motor.
Consulté le: 2026-10-17