Magnetosphere

La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans laquelle les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ magnétique.

Toute planète dotée d'un champ magnétique (la Terre, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) possède sa propre magnétosphère. Mercure et Ganymède, une lune de Jupiter, en possèdent également une, mais ces magnétosphères sont trop faibles pour capturer le vent solaire ionisé. Sur Mars, on a observé des anomalies magnétiques locales dans l'écorce planétaire, restes présumés d'un champ magnétique ancestral de nos jours disparu. Le terme « magnétosphère » est aussi utilisé pour décrire une région dominée par des champs magnétiques de plusieurs objets célestes.

La magnétosphère terrestre est située au-delà de l'ionosphère, c'est-à-dire au-dessus de 800 à 1 000 km d'altitude. S'il n'y avait pas de vent solaire, le spectre magnétique de la Terre serait semblable à celui d'un aimant droit isolé. En réalité, la magnétosphère agit comme un écran et protège la surface terrestre des excès du vent solaire, nocif pour la vie. Elle s'oppose au vent solaire comme une culée de pont dévie le courant d'une rivière. En contrepartie le vent solaire déforme le spectre magnétique de la Terre en lui donnant une forme de comète, comme le montre schématiquement la figure ci-dessous.

Historique de la Magnétosphère

La magnétosphère a été découverte en 1958 par la sonde Explorer 1 durant les recherches de l'année géophysique internationale (IGY, International Geophysical Year). Avant, les scientifiques savaient que des courants électriques s'écoulaient dans l'espace, parce que les éruptions solaires provoquaient parfois des perturbations magnétiques. En août et septembre 1958, le Projet Argus a testé une théorie sur la formation de cloches de radiation pouvant être utilisée à la guerre.

En 1959 Thomas Gold proposa le terme de magnetosphere, quand il écrivit :

« La région au-dessus de la ionosphère dans laquelle le flux magnétique de la Terre a un contrôle dominant sur les gaz et particules chargées rapides est connue pour s'étendre sur une distance de 10 fois le rayon terrestre; son nom approprié pourrait être magnétosphère. » Journal Geophysical Results' LXIV. 1219/1

Structure de la magnétosphère

Structure de la magnétosphère terrestre.

Le Soleil se trouve en dehors de la figure, sur la gauche. Le vent solaire est représenté par trois flèches parallèles mais, en réalité, il s'écoule de part et d'autre de la magnétosphère, la limite entre celle-ci et le milieu interplanétaire étant la magnétopause (repère Mp) qui se trouve à environ 60 000 km de la Terre (nota : la figure n'est pas à l'échelle). En avant de la magnétopause se trouve la surface de choc (repère S), lieu où le plasma solaire est fortement ralenti avant de s'écouler dans la magnétogaine (repère Mg), zone de turbulence comprise entre la surface de choc et la magnétopause. Dans les régions polaires, du côté du Soleil (côté jour), se trouvent les cornets polaires (repère Cp). Les cornets polaires agissent comme des entonnoirs dans lesquels les particules électrisées du vent solaire peuvent pénétrer et provoquer l'apparition d'aurores polaires. Les aurores, boréales dans l'hémisphère nord, australes dans l'Antarctique, se forment dans les zones aurorales nord et sud (repère Za).

Du côté nuit, les lignes de champ ne se referment pas et constituent la queue avec le feuillet neutre et la couche de plasma. La queue s'étire à plus de 300 000 km dans la direction opposée au Soleil.

À moins de quelques milliers de kilomètres de la surface terrestre se trouve une zone annulaire (repère Zp) placée dans le plan de l'équateur magnétique dans laquelle des particules électrisées, protons et électrons provenant du vent solaire, peuvent se retrouver piégées par le champ magnétique. C'est là que se forment les ceintures de Van Allen ou ceintures de radiations.

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