GÉOMAGNÉTISME ou MAGNÉTISME TERRESTRE
Applications pratiques et risques associés au géomagnétisme
Depuis l’Antiquité et surtout depuis la fin du Moyen Âge, le champ magnétique terrestre est utilisé pour l’orientation et la navigation. Cet usage continue de nos jours, même si les systèmes de positionnement par satellite comme le Global Positioning System (GPS), plus précis et plus faciles à utiliser, sont désormais les outils de navigation les plus répandus. Le champ géomagnétique a comme avantage par rapport au GPS d’être détectable tout le temps (même pendant une tempête solaire) et en tout lieu (même au fond d’un canyon ou d’un océan), et d’être impossible à brouiller par des moyens artificiels. Par conséquent, tous les avions, bateaux et sous-marins sont équipés d’un compas magnétique qui leur permet de naviguer en cas de perte du signal GPS. Le champ géomagnétique est aussi utilisé pour le contrôle d’attitude des satellites, l’orientation de leurs antennes et de leurs panneaux solaires, ou encore pour donner la direction dans les smartphones et certains appareils photographiques. Pour toutes ces applications, un modèle géomagnétique est généralement intégré au compas magnétique.
Le forage directionnel est une technique de forage de puits non verticaux largement utilisée par l’industrie pétrolière et qui fait appel au champ géomagnétique comme outil de navigation. Le champ géomagnétique est mesuré au niveau de la tête de forage, et des modèles géomagnétiques locaux à très haute résolution (et intégrant parfois les variations en temps réel du champ externe) sont utilisés pour orienter celle-ci par rapport aux anomalies magnétiques environnantes. Cette technique permet de réduire les coûts des forages en allant à la cible par le chemin le plus court et d’éviter des collisions potentiellement catastrophiques entre forages voisins.
Les levés aéromagnétiques sont un des outils communément utilisés pour l’exploration géophysique, dans le but de détecter la présence dans le sous-sol de minerais ou d’hydrocarbures. Ils sont généralement combinés avec d’autres méthodes géophysiques, par exemple les méthodes sismiques, gravimétriques, électromagnétiques ou encore les diagraphies. Les mesures sont réalisées au moyen d’un magnétomètre scalaire, qui mesure le module du champ, embarqué à bord d’un avion, ou bien traîné par celui-ci. Des drones sont de plus en plus utilisés. Le traitement des données fait souvent appel à des stations de base mesurant les variations rapides du champ à proximité du levé, afin de retirer celles-ci des enregistrements, et le champ du noyau est corrigé au moyen d’un modèle comme l’I.G.R.F. La carte d’anomalies ainsi obtenue permet de détecter les structures géologiques comme les failles, les intrusions magmatiques ou encore les dômes de sel en raison des différences de susceptibilité magnétique des roches environnantes.
Le champ magnétique externe, considéré comme un bruit dans toutes les applications précédentes, a lui aussi un intérêt pratique considérable. Lors d’une modification de l’environnement électromagnétique de la Terre, par exemple un orage magnétique causé par une tempête solaire, le champ magnétique est l’un des paramètres géophysiques observables qui permettent de déterminer la nature de l’événement, sa progression et son amplitude. Afin de synthétiser les observations, des indices caractérisant l’état de la magnétosphère et de l’ionosphère sont calculés à partir des données du réseau mondial d’observatoires magnétiques. L’indice Kp quantifie le niveau global d’activité géomagnétique sur une échelle logarithmique allant de 0 à 9. L’indice Dst donne directement l’amplitude moyenne (en nT) du champ magnétique généré par l’anneau de courant aux basses latitudes. D’autres indices caractérisent l’état des électrojets dans les régions aurorales.[...]
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Écrit par
- Arnaud CHULLIAT : physicien à l'Institut de physique du globe de Paris et à l'université du Colorado, Boulder, États-Unis
Classification
Médias
Éléments du champ magnétique terrestre
Encyclopædia Universalis France
Carte de la déclinaison du champ magnétique établie par Edmund Halley
D.R.
Instrument DI-flux de mesure du champ magnétique terrestre
A. Chulliat
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