Si le fer perd son magnétisme à haute température, comment le noyau de la Terre est-il magnétique?

Anonim

Le fer perd son magnétisme lorsqu'il est chauffé à quelques centaines de degrés. Pourtant, le noyau de la Terre - qui produit un champ magnétique assez puissant pour maintenir la planète en place - est constitué de fer si chaud qu'il est à l'état liquide!

Pourquoi alors, le fer en fusion dans le noyau de la Terre produit-il un champ magnétique?

Commençons par le bas de tout ce mystère.

Matériaux ferromagnétiques

Le fer est un matériau ferromagnétique. (Crédit photo: Pixabay)

Pour vous expliquer le ferromagnétisme du fer en termes simples, je dirais que le fer est constitué de «choses» minuscules (des instants atomiques, pour être précis), des atomes qui agissent comme de minuscules aimants, car ils sont tous au nord et pôles sud (comme des aimants réguliers).

Lorsque vous tenez un aimant près d'un objet en fer, ces petits aimants présents «à l'intérieur» de l'objet s'alignent ou s'alignent. C'est ce qui rend cet objet magnétique, et tout objet qui se comporte de la sorte en présence d'un champ magnétique externe est appelé un matériau ferromagnétique.

Cependant, lorsque vous chauffez un matériau ferromagnétique, tel que le fer, les choses commencent à changer.

Que se passe-t-il lorsque vous chauffez un matériau ferromagnétique?

Le noyau de la Terre est constitué d’énormes quantités de fer (Crédit photo: Naeblys / Shutterstock)

Il est donc assez évident que le fer cesse d’être un matériau ferromagnétique au-delà de 770 degrés Celsius. Cependant, nous savons également que le noyau de la Terre est constitué de fer en fusion, qui est tellement incroyablement chaud (près de 6000 degrés Celsius) qu’il devient aussi chaud que la surface du soleil! De plus, le noyau de fer en fusion produit un champ magnétique très puissant, qui fait de la Terre une planète habitable.

Mais n'est-ce pas contradictoire en soi? Si le fer perd ses propriétés ferromagnétiques et cesse d'être un aimant à une température (relativement) dérisoire de 770 degrés Celsius, comment le noyau de la Terre, principalement constitué de fer, produit-il un champ magnétique aussi puissant?

Comment le noyau de la Terre produit-il un champ magnétique?

Une dynamo est un appareil qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. Si vous connaissez les conditions physiques du noyau terrestre, vous serez en mesure de comprendre la théorie de la dynamo en un rien de temps.

Notez que le noyau interne est solide en raison des conditions de haute pression. (Crédit photo: Kelvinsong / Wikimedia Commons)

Le noyau de la Terre a deux segments: le noyau interne et le noyau externe. Le noyau externe est si chaud qu'il existe à l'état liquide, mais le noyau interne est solide en raison des conditions de pression extrêmement élevées (source). En outre, le noyau externe est en mouvement constant, en raison de la rotation et de la convection de la Terre.

Maintenant, le mouvement des fluides dans le noyau externe déplace le fer en fusion (c’est-à-dire un matériau conducteur) à travers un champ magnétique faible déjà existant. Ce processus génère un courant électrique (dû à l'induction magnétique). Ce courant électrique génère alors un champ magnétique qui interagit avec le mouvement du fluide pour produire un champ magnétique secondaire.

Le champ magnétique secondaire renforce le champ magnétique initial et le processus devient autonome. À moins que le mouvement du fluide dans le noyau externe ne s’arrête, le noyau continuera à produire un champ magnétique. C’est exactement la prémisse du film de science-fiction 2003 The Core .

Pour le dire simplement, le fer en fusion présent dans le noyau ne produit pas directement un champ magnétique; au lieu de cela, il produit un courant électrique, qui à son tour produit un effet électromagnétique, qui produit finalement le champ magnétique puissant du noyau de la Terre.