CHAPITRE? • La dynamique interne
moins la gravité et la rotation de la Terre. Il faut ajouter la force de Lorentz, qui
est la force magnétique. Les mouvements du liquide semblent être une évidence.
Si l’énergie nécessaire est suffisante, alors il est possible de les entretenir. Un
conducteur en mouvement dans un champ magnétique est la base de l'induction, un mécanisme qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique
et magnétique.
Définitions
Une dynamo est un générateur de courant électrique basé sur le principe de l'induction : le
mouvement relatif entre un conducteur et un aimant crée un courant induit, donc un champ
magnétique induit. L’idée est de convertir de l’énergie cinétique en énergie magnétique. Sur
un vélo, l’énergie cinétique provient de la roue qui tourne, faisant tourner en conséquence
un aimant au milieu d’une bobine fixe. Pour la Terre, l’énergie cinétique viendrait de la rotation de la Terre et d’autres sources de l’écoulement dans le liquide métallique. Le champ
magnétique préexistant dans l’environnement du noyau externe joue le rôle de l'aimant dans
l’exemple initial.
Cette perspective a été la base de la théorie dynamo pour la Terre, puis pour les
autres planètes et le Soleil. La théorie, dite magnétohydrodynamique, a cette particularité que l’écoulement du fluide et le champ magnétique ne font qu’un : la force
magnétique influe sur l’écoulement, qui influe sur le champ magnétique. Ainsi,
tout fluide conducteur en mouvement ne peut produire une dynamo. Il existe des
conditions sur les propriétés de l’écoulement.
La dynamo terrestre est auto-excitée, auto-entretenue. C’est-à-dire que son
champ magnétique propre interagit avec les mouvements du noyau externe et
ainsi produit du champ en retour. Dans une vision simple, il aurait suffi qu'un
faible champ magnétique soit présent au démarrage de la dynamo, par exemple le
champ magnétique du Soleil, pour que le processus démarre et s’entretienne de luimême. La question n’est donc plus de déterminer l’origine du champ magnétique
nécessaire à l’induction, mais de la source et de la nature des mouvements dans
le noyau.
Les débats, un siècle après les débuts de la théorie dynamo, restent importants.
Seule l’importance de la force de Coriolis est bien acceptée. Une partie majoritaire
de la communauté scientifique plaide pour des mouvements du fluide entretenus
par la cristallisation de la graine. Celle-ci se formerait car le noyau se refroidit
au cours des temps géologiques, tout comme la planète entière. En grossissant,
la graine transmettrait de la chaleur à la base du noyau externe. Tout comme une
casserole chauffée par le bas qui dégagerait de la chaleur à sa surface, un écoulement dit convectif (que l’on détaillera dans la section suivante sur le manteau) se
produit. Le fluide chaud, moins dense, monte sous l’effet de la gravité, au contraire
de ses régions froides, plus denses, plongeant vers le centre. Un autre effet de la
cristallisation de la graine est que les cristaux produits seraient d’une composition proche du fer pur comme on La vu au chapitre précédent. Les éléments plus
légers seraient donc libérés dans le fluide, et sous l’effet de la gravité créeraient
un écoulement ascendant. C’est la convection solutale. D’autres scientifiques
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moins la gravité et la rotation de la Terre. Il faut ajouter la force de Lorentz, qui
est la force magnétique. Les mouvements du liquide semblent être une évidence.
Si l’énergie nécessaire est suffisante, alors il est possible de les entretenir. Un
conducteur en mouvement dans un champ magnétique est la base de l'induction, un mécanisme qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique
et magnétique.
Définitions
Une dynamo est un générateur de courant électrique basé sur le principe de l'induction : le
mouvement relatif entre un conducteur et un aimant crée un courant induit, donc un champ
magnétique induit. L’idée est de convertir de l’énergie cinétique en énergie magnétique. Sur
un vélo, l’énergie cinétique provient de la roue qui tourne, faisant tourner en conséquence
un aimant au milieu d’une bobine fixe. Pour la Terre, l’énergie cinétique viendrait de la rotation de la Terre et d’autres sources de l’écoulement dans le liquide métallique. Le champ
magnétique préexistant dans l’environnement du noyau externe joue le rôle de l'aimant dans
l’exemple initial.
Cette perspective a été la base de la théorie dynamo pour la Terre, puis pour les
autres planètes et le Soleil. La théorie, dite magnétohydrodynamique, a cette particularité que l’écoulement du fluide et le champ magnétique ne font qu’un : la force
magnétique influe sur l’écoulement, qui influe sur le champ magnétique. Ainsi,
tout fluide conducteur en mouvement ne peut produire une dynamo. Il existe des
conditions sur les propriétés de l’écoulement.
La dynamo terrestre est auto-excitée, auto-entretenue. C’est-à-dire que son
champ magnétique propre interagit avec les mouvements du noyau externe et
ainsi produit du champ en retour. Dans une vision simple, il aurait suffi qu'un
faible champ magnétique soit présent au démarrage de la dynamo, par exemple le
champ magnétique du Soleil, pour que le processus démarre et s’entretienne de luimême. La question n’est donc plus de déterminer l’origine du champ magnétique
nécessaire à l’induction, mais de la source et de la nature des mouvements dans
le noyau.
Les débats, un siècle après les débuts de la théorie dynamo, restent importants.
Seule l’importance de la force de Coriolis est bien acceptée. Une partie majoritaire
de la communauté scientifique plaide pour des mouvements du fluide entretenus
par la cristallisation de la graine. Celle-ci se formerait car le noyau se refroidit
au cours des temps géologiques, tout comme la planète entière. En grossissant,
la graine transmettrait de la chaleur à la base du noyau externe. Tout comme une
casserole chauffée par le bas qui dégagerait de la chaleur à sa surface, un écoulement dit convectif (que l’on détaillera dans la section suivante sur le manteau) se
produit. Le fluide chaud, moins dense, monte sous l’effet de la gravité, au contraire
de ses régions froides, plus denses, plongeant vers le centre. Un autre effet de la
cristallisation de la graine est que les cristaux produits seraient d’une composition proche du fer pur comme on La vu au chapitre précédent. Les éléments plus
légers seraient donc libérés dans le fluide, et sous l’effet de la gravité créeraient
un écoulement ascendant. C’est la convection solutale. D’autres scientifiques
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