Quels sont les éléments de la magnétosphère terrestre?
Atmosphère de Mercure
Cette atmosphère n'est pas faite d'atomes stables, mais elle est continuellement perdue et réapprovisionnée par différentes sources. Les atomes d'hydrogène et d'hélium proviennent probablement du vent solaire, se diffusant dans la magnétosphère de Mercure avant de s'échapper à nouveau dans l'espace. La radioactivité des éléments enfouis dans la croûte de Mercure est une autre source d'hélium, aussi bien que de sodium et de potassium.
Champ magnétique
On note généralement le champ magnétique avec la lettre formula_15, écrite en caractère gras ou surmontée d'une flèche, ces deux notations indiquant qu'il s'agit d'un vecteur (ou en l'occurrence d'un pseudovecteur) : formula_16 ou formula_1. Cette lettre, empruntée à James Clerk Maxwell, vient de ses notations : il décrivait les trois composantes du champ magnétique indépendamment, par les lettres formula_15, formula_19, formula_20. Les composantes du champ électrique étant, dans les notations de Maxwell les lettres formula_21, formula_22, formula_23. MESSENGER
Le magnétomètre MAG doit effectuer des mesures tridimensionnelles du champ magnétique autour de Mercure, permettant d’en préciser la force et les variations en fonction de l’altitude et de la position au-dessus de la planète. Les données recueillies jouent un rôle essentiel pour déterminer la source de ce champ magnétique. Le senseur est monté au bout d’un mât de pour le maintenir à l’écart du champ magnétique généré par la sonde. Un petit pare-soleil le protège lorsque la sonde doit s’incliner pour mettre en œuvre les autres instruments scientifiques, ce qui expose le senseur au Soleil. Les mesures sont prises à un intervalle compris entre (aux limites de la magnétosphère). Magnétosphère de Jupiter
La majeure partie du champ magnétique de Jupiter, comme celui de la Terre, est produite par une dynamo soutenue par la circulation d'un fluide conducteur dans son noyau externe. Mais alors que le noyau de la Terre est fait de fer et de nickel, celui de Jupiter est composé d'hydrogène métallique. À l'instar de celui de la Terre, le champ magnétique de Jupiter est essentiellement dipolaire, avec les pôles nord et sud magnétiques à l'extrémité d'un unique axe magnétique. Toutefois, contrairement au cas de la Terre, le pôle nord du dipôle est situé dans l'hémisphère nord de la planète et le pôle sud du dipôle réside dans son hémisphère sud. Le champ de Jupiter a aussi des quadrupôles, des octupôles et des composantes supérieures, mais elles sont d'une intensité moins d'un dixième de fois celle de la composante dipolaire. Magnétosphère de Jupiter
Jupiter a des aurores, lumineuses et persistantes, autour des deux pôles. Contrairement aux aurores de la Terre, qui sont transitoires et ne se produisent que lors d'activités solaires accrues, celles de Jupiter sont permanentes même si leur intensité varie de jour en jour. Elles se composent essentiellement de trois éléments : Champ magnétique planétaire
Comme on s'intéresse à des objets célestes de forme sphéroïdale (en première approximation), il est naturel de travailler en coordonnées sphériques, donc d'écrire comme une fonction des coordonnées sphériques (distance au centre de l'objet), (colatitude, l'angle au pôle) et (longitude). On note le rayon de l'objet étudié. se décompose en deux termes pour le magnétisme dû aux sources internes (comme la dynamo active d'une planète) et aux sources externes. Sa composante interne s'écrit : Recherche spatiale
Les satellites permettent l'étude du milieu interplanétaire en particulier de la magnétosphère terrestre, de celle de Saturne et de Mercure ainsi que de l'héliosphère du Soleil et de ses limites. Magnétosphère de Jupiter
Le principal moteur de la magnétosphère de Jupiter est la rotation de la planète. À cet égard, Jupiter est similaire au générateur unipolaire. Quand Jupiter tourne, sa ionosphère se déplace relativement au champ magnétique dipolaire de la planète. Étant donné que le moment magnétique dipolaire pointe dans le sens de la rotation, la force de Lorentz, induite par ce mouvement, dirige les électrons chargés négativement vers les pôles tandis que les ions chargés positivement sont poussés vers l'équateur. En conséquence, les pôles se chargent négativement et les régions proches de l'équateur se chargent positivement. Comme la magnétosphère de Jupiter est remplie d'un plasma fortement conducteur, à travers lui, le circuit électrique est fermé. Un courant, appelé le courant continu, coule le long des lignes de champ magnétique de l'ionosphère vers la couche de plasma équatorial. Ce courant circule alors radialement loin de la planète au sein de la couche de plasma équatorial et revient dans l'ionosphère aux confins de la magnétosphère, le long des lignes de champ reliées aux pôles. Les courants qui circulent le long des lignes de champ magnétique sont généralement appelés courants alignés ou courants de Birkeland. Le courant radial interagit avec le champ magnétique planétaire et la force de Lorentz qui en résulte accélère le plasma de la magnétosphère dans le sens de rotation de la planète. C'est le principal mécanisme qui maintient la co-rotation du plasma dans la magnétosphère de Jupiter. Jupiter (planète)
La magnétosphère jovienne permet la formation d'impressionnantes aurores polaires. Les lignes de champ magnétique entraînent des particules à très haute énergie vers les régions polaires de Jupiter. L'intensité du champ magnétique est supérieure à celui de la Terre et en transporte l'énergie. Jupiter est très probablement la plus ancienne planète du Système solaire. Les modèles actuels au sujet de la formation du Système solaire suggèrent que Jupiter s'est formé au niveau ou au-delà de la ligne des glaces, c'est-à-dire à une distance du proto-Soleil où la température est suffisamment froide pour que des substances volatiles comme l'eau se condensent en solides. En conséquence, le noyau planétaire a dû se former avant que la nébuleuse solaire ne commence à se dissiper, après environ 10 millions d'années. Les modèles de formation suggèrent que Jupiter a atteint 20 fois la masse terrestre en moins d'un million d'années. La masse en orbite crée un vide dans le disque, puis augmente lentement jusqu'à 50 masses terrestres en 3 à 4 millions d'années. Jupiter Icy Moons Explorer
La magnétosphère de Jupiter est une cavité créée dans le vent solaire par le champ magnétique de la planète. C'est la plus vaste et la plus puissante magnétosphère planétaire au sein du système solaire, et la plus large structure continue du système solaire après l'héliosphère. Elle s'étend sur plus de sept millions de kilomètres en direction du Soleil, et quasiment jusqu'à l'orbite de Saturne dans la direction opposée. Plus large et plus plate que la magnétosphère terrestre, elle est plus forte d'un ordre de grandeur, tandis que son moment magnétique est environ plus grand. L'existence du champ magnétique de Jupiter a été déduite à partir des observations de ses émissions radio à la fin des années 1950, puis il a été observé effectivement par la sonde "Pioneer 10" en 1973. BepiColombo
Le magnétomètre MPO-MAG fait partie de la suite de magnétomètres MERMAG ("Mercury magnetometer") qui comprend également deux magnétomètres installés à bord de l'orbiteur MMO : MPO-MAG et MMO-MGF. MPO-MAG comprend deux magnétomètres digitaux qui mesurent de manière détaillée le champ magnétique de Mercure. L'objectif est de comprendre l'origine de ce champ, son évolution et d'en déduire la structure interne de la planète. Les mesures sont effectuées avec une fréquence d'échantillonnage de qui peut être réduite sur commande jusqu'à . Les deux magnétomètres sont installés sur un mât à des distances différentes du corps de l'orbiteur pour déterminer l'influence des courants électriques et aimants présents. L'instrument est développé par la Technische Universität Braunschweig en Allemagne. Rezonans
Rezonans est une constellation de 4 micro-satellites scientifiques russes qui vont étudier la magnétosphère de la Terre. Les satellites développés par la société Lavotchkine doivent être lancés en 2019 par une fusée Soyouz 2.1b / Fregat M. Ils circuleront par paire sur deux orbites hautes (500 km × 28000 km inclinaison orbitale 63,4°) se recoupant. Les satellites "Rezonans" utilisent la plateforme Karat du constructeur. Les objectifs scientifiques portent sur le champ magnétique terrestre, les anneaux de courant, les orages magnétiques et la dynamique du plasma. Un objectif spécifique est l'étude du rayonnement cyclotron de la magnétosphère terrestre qui pourrait jouer un rôle important dans la forme des ceintures de radiation. Habitabilité d'une planète
Le champ magnétique terrestre tire son origine de la chaleur du noyau terrestre qui le rend partiellement liquide. Cette chaleur provient essentiellement de la radioactivité naturelle du potassium 40 ainsi que des chaînes de désintégration du thorium 232, de l'uranium 235 et de l'uranium 238. Il semble que la plage de teneur en ces derniers éléments qui permette la formation d'un champ magnétique soit peu étendue, alors même que l'on observe une grande variabilité de ce paramètre dans les systèmes stellaires proches. Magnétosphère de Jupiter
L'accélération du plasma dans la co-rotation provoque un transfert d'énergie de la rotation de Jupiter vers l'énergie cinétique du plasma. En ce sens, la magnétosphère de Jupiter est impulsée par la rotation de la planète, alors que la magnétosphère terrestre est alimentée principalement par le vent solaire. Magnetospheric Multiscale Mission
MMS est identifiée en 2002 par le Conseil national de la recherche des États-Unis dans son rapport décennal sur la physique du Soleil et de l'espace comme la mission de coût moyen devant bénéficier de la plus haute priorité. Le développement de la mission est confié par la NASA au centre de vol spatial Goddard. La conception de la charge utile est placé sous la supervision du Southwest Research Institute qui fournit le responsable scientifique de la mission. MMS prend la suite de la mission Cluster de l'Agence spatiale européenne lancée en 2000 pour étudier la magnétosphère de la Terre. Par rapport à cette mission très réussie, MMS doit augmenter de manière sensible la résolution spatiale et temporelle avec lesquelles sont mesurées les champs magnétiques, électriques et les caractéristiques du plasma. Les satellites suivent une orbite optimisée pour permettre un séjour prolongé dans les régions de l'espace où se produisent les reconnexions magnétiques : Magnétosphère de Jupiter
La magnétosphère de Jupiter est une cavité créée dans le vent solaire par le champ magnétique de la planète. C'est la plus vaste et la plus puissante magnétosphère planétaire au sein du système solaire, et la plus large structure continue du système solaire après l'héliosphère. Elle s'étend sur plus de sept millions de kilomètres en direction du Soleil, et quasiment jusqu'à l'orbite de Saturne dans la direction opposée. Plus large et plus plate que la magnétosphère terrestre, elle est plus forte d'un ordre de grandeur, tandis que son moment magnétique est environ plus grand. L'existence du champ magnétique de Jupiter a été déduite à partir des observations de ses émissions radio à la fin des années 1950, puis il a été observé effectivement par la sonde "Pioneer 10" en 1973. Soleil
La Terre possède une magnétosphère qui la protège des vents solaires, mais lorsque ceux-ci sont plus intenses, ils déforment la magnétosphère et des particules solaires ionisées la traversent en suivant les lignes de champs. Ces particules ionisent et excitent les particules de la haute atmosphère. Le résultat de ces réactions est la création de nuages ionisés qui reflètent les ondes radios et l’émission de lumière visible par les atomes et molécules excités dans les aurores polaires. Champ magnétique planétaire
En 1600, la notion de champ magnétique terrestre fait ses premiers pas avec William Gilbert, qui réalise une maquette appelée Terrella, qui est une sphère aimantée. Il montre qu'une boussole placée sur la terrella indique toujours le même point. Il a ainsi compris que la terre possède un champ magnétique global. Pour l'expliquer, il propose que l'ensemble de la planète possède une aimantation permanente, similaire à celle d'un minéral comme la magnétite. En réalité l'aimantation permanente de minéraux ne peut expliquer le champ magnétique à l'échelle d'une planète : les minéraux aimantables sont plutôt rares, et ne gardent leur cohérence qu'à des températures modestes (sous leur température de Curie), donc seulement près de la surface d'une planète comme la Terre. Magnétosphère
La magnétosphère de la Terre a été découverte en 1958 par la sonde Explorer 1 durant l'année géophysique internationale (IGY, "International Geophysical Year"). Pioneer Venus Orbiter
Les mesures du champ magnétique par le magnétomètre de "Pioneer Venus Orbiter" confirment que Vénus ne dispose d'aucun magnéto interne. Les surfaces de la Terre et de Vénus sont profondément différentes. Sur Terre, on distingue d'une part des régions proches de l'altitude moyenne ( d'altitude soit le niveau des océans) représentant 35 % de la surface totale (correspondant aux surfaces continentales) et d'autre part les bassins océaniques (65 % de la surface) dont l'altitude moyenne est de par rapport au niveau de référence. Sur Vénus, 60 % de la surface s'écarte de moins de du niveau moyen fixé à . Les surfaces au-dessus du niveau moyen ne sont pas plus hautes et ne représentent pas une proportion très différente de ce qui se trouve sur Terre mais les surfaces sous le niveau moyen représentent une proportion marginale de la superficie. Magnétosphère de Jupiter
La configuration du champ du magnéto-disque est maintenue par des anneaux de courant azimutal qui s'écoulent en tournoyant à travers la couche de plasma équatorial. La force de Lorentz résultant de l'interaction de ce courant avec le champ magnétique planétaire crée une force centripète qui empêche le plasma en co-rotation de s'échapper de la planète. Le courant total de l'anneau contenu dans la couche équatoriale est estimé pouvant aller de . Magnétosphère de Jupiter
Les lunes galiléennes de glace, Europe, Ganymède et Callisto, créent toutes un moment magnétique en réponse aux changements dans le champ magnétique de Jupiter. Ces différents moments dipolaires magnétiques créent autour d'eux des champs magnétiques qui agissent pour compenser les changements dans le champ ambiant. L'induction est censée prendre place dans les couches souterraines d'eaux salées qui sont susceptibles d'exister dans l'ensemble des grandes lunes glacées de Jupiter. Ces océans souterrains peuvent potentiellement abriter la vie et les preuves de leur présence étaient l'une des plus importantes découvertes faites dans les années 1990 par un engin spatial. La magnétosphère de Jupiter étant intense jusqu'au niveau de l'orbite d'Europe, elle exerce également une influence sur les ions présents dans son océan. Cela provoque un courant océanique d'une vitesse de quelques centimètres par seconde et dans un sens contraire à celui de la rotation d'Europe. Ce phénomène pourrait être responsable des failles observées à la surface du satellite. Two Wide-angle Imaging Neutral-atom Spectrometers
Lancés comme Missions of Opportunity (MO) à bord de satellites Improved Trumpet du NRO, les instruments TWINS effectuent l'imagerie stéréoscopique de la magnétosphère terrestre. Par l'imagerie de l'échange de charge des atomes neutres sur une large gamme d'énergie (~1-100 keV) en utilisant deux instruments identiques sur deux satellites à haute altitude, à forte inclinaison et largement espacés, les TWINS permettent la visualisation en 3 dimensions et la résolution des grandes structures et la dynamique au sein de la magnétosphère pour la première fois. Contrairement aux expériences spatiales traditionnelles, qui font des mesures à un seul point dans l'espace, des expériences d'imagerie fournissent le visionnage simultané de différentes régions de la magnétosphère. L'imagerie stéréo, effectuée par les TWINS, prend la prochaine étape de la production des images 3-D, et fournit un bond en avant dans notre compréhension des aspects globaux de la magnétosphère terrestre. Magnétotaxie
La magnétotaxie fait intervenir des organites particuliers appelés "magnétosomes". Ces derniers contiennent des microcristaux ferrimagnétiques, constitués le plus souvent de magnétite (), parfois de son équivalent sulfureux la greigite (). Ces cristaux possèdent un magnétisme intrinsèque qui les oriente en fonction du champ magnétique environnant, une propriété qui peut être exploitée par certains organismes pour se repérer dans l'espace ou conserver un cap dans son déplacement. Geostationary Earth Orbit Satellite
Geostationary Earth Orbit Satellite ou GEOS est un satellite scientifique développé par l'Agence spatiale européenne dont l'objectif était d'étudier la magnétosphère, depuis l'orbite géostationnaire. Après l'échec partiel du lancement d'un premier satellite GEOS-1 en 1977, un deuxième exemplaire, GEOS-2, fut placé le sur une orbite correcte. Du fait de ses instruments très sophistiqués pour l'époque et de l'orbite très particulière retenue, GEOS a été sélectionné comme satellite de référence par le programme international d'étude de la magnétosphère IMS (1976-1979). Les données recueillies ont permis de créer une énorme base de données utilisée par la suite pour les études sur la magnétosphère et sur le plasma en général. Cluster (satellite)
Les quatre satellites identiques et d'une masse d'environ , volent en formation pyramidale sur une orbite haute polaire fortement elliptique, ce qui permet d'étudier en trois dimensions les phénomènes physiques complexes qui se déroulent dans les régions situées à la frontière de la magnétosphère sur laquelle vient buter le vent solaire. Chaque satellite emporte onze instruments dont un magnétomètre, un instrument pour mesurer le champ électrique, cinq instruments pour les mesures d'ondes et trois instruments pour les mesures de particules. Inversion du champ magnétique terrestre
Selon la théorie en vigueur, le noyau de la Terre, comme celui d'autres planètes, est une gigantesque dynamo magnétohydrodynamique qui génère le champ magnétique terrestre. Ce phénomène serait dû aux mouvements du noyau externe, composé d'alliages de fer et de nickel en fusion, et aux courants électriques induits par rapport au noyau interne (solide). Champ magnétique de Mercure
Lorsque "Mariner 10" fait le survol de Mercure en 1974, ses capteurs mesurent le bow shock, à savoir l'entrée et la sortie de la magnétopause. Il est estimé que la cavité magnétosphérique est environ 20 fois plus petite que celle de la Terre et qu'elle s'est probablement désintégrée pendant le survol de "MESSENGER" . Même si le champ ne représente que 1% de celui de la Terre, sa détection par "Mariner 10" a amener à considérer par certains scientifiques que le noyau externe de Mercure pouvait encore être liquide, ou au moins partiellement liquide avec du fer et peut-être d'autres métaux. Magnétosphère de Saturne
À l’intérieur de la magnétosphère se trouve une ceinture de radiation qui contient des particules d’énergie pouvant atteindre la dizaine de mégaélectronvolt. Ces particules ont alors une forte influence sur la surface des lunes glacées de Saturne. Lune
Le magnétomètre MAG et le réflectomètre d’électrons du "Lunar Prospector" permettent en 2008 d'obtenir la première carte complète des champs magnétiques lunaires. Elle révèle que les bassins d'impacts dominent la distribution de ces champs, les plus faibles (inférieurs à ) se trouvant dans les bassins les plus grands et les plus récents, Mare Orientale et Mare Imbrium, tandis que les champs les plus forts (supérieurs à ) sont mesurés au-dessus des surfaces diamétralement opposées à ces mêmes bassins. Les plus forts champs relevés correspondent à moins d'un centième du champ magnétique terrestre. Champ magnétique planétaire
formula_1 Magnétosphère de Jupiter
La magnétosphère de Jupiter éjecte des flux d'électrons de haute énergie et d'ions dont l'énergie peut aller jusqu'à des dizaines de mégaélectronvolts qui voyagent aussi jusqu'à l'orbite terrestre. Ces flux sont très collimatés et varient selon la période de rotation de la planète, comme les émissions radio. À cet égard, Jupiter est similaire à un pulsar. Magnétosphère de Jupiter
La sonde Galileo, qui a été mise en orbite autour de Jupiter de 1995 à 2003, a fourni une couverture exhaustive du champ magnétique de Jupiter près du plan équatorial, à des distances allant jusqu'à . Les régions étudiées comprenaient des secteurs de la magnétosphère tels que la magnéto-queue, l'aube et le crépuscule de la magnétosphère. Bien que Galileo survécut avec succès à l'environnement très radiatif de Jupiter, il subit néanmoins quelques problèmes techniques. En particulier, les gyroscopes du vaisseau spatial ont souvent cumulé des erreurs. Plusieurs fois, des arcs électriques se sont produits entre les pièces en rotation et celles qui ne l'étaient pas, l'amenant à entrer en mode sécurisé, ce qui a conduit à la perte totale des données provenant des , et . Le rayonnement a également causé des changements de phase de l'oscillateur à quartz ultra-stable de Galileo. Planète super-habitable
La présence d'une magnétosphère suffisamment puissante autour d'une lune ou d'une planète évite que la surface soit exposée au vent solaire et à de forts rayonnements cosmiques, qui seraient néfastes au développement de la vie. Cette magnétosphère peut être intrinsèque ou extrinsèque (par exemple dans le cas d'une lune orbitant autour d'une planète géante ayant une magnétosphère). Dans le cas d'une magnétosphère intrinsèque, la masse du corps considéré influe sur l'intensité et la durabilité du champ magnétique à l'origine de la magnétosphère et donc sur son habitabilité. Juno (sonde spatiale)
"Juno" emporte huit ensembles d'instruments comprenant en tout 29 capteurs ainsi que la caméra ("JunoCam"). Ces instruments comprennent un radiomètre à micro-ondes (MWR) destiné à sonder les couches profondes de l'atmosphère de la planète, un magnétomètre (MAG) chargé de mesurer le champ magnétique interne et externe et une expérience de mesure de la gravité par ondes radio (GS, "Gravity Science"), pour établir la structure interne de Jupiter. Enfin cinq instruments sont plus particulièrement dédiés à l'étude de la magnétosphère et des aurores polaires : un spectromètre infrarouge (JIRAM), un spectromètre ultraviolet (UVS), un détecteur d'ondes de plasma et d'ondes radio (WAVES) et les deux détecteurs de particules énergétiques "JEDI" et "JADE". Parker (sonde spatiale)
La suite d'instruments FIELDS mesure les champs électriques et magnétique, les émissions d'ondes radio et les ondes de plasma. Cet instrument est également utilisé comme un détecteur de poussière spatiale. Les capteurs sont constitués par 5 antennes mesurant le voltage électrique et trois magnétomètres effectuant des mesures sur une largeur de bande de et avec une plage dynamique de . Quatre des cinq antennes sont fixées sous la base du bouclier thermique de manière symétrique et sont directement exposées au rayonnement du Soleil qui porte leur température à plus de . La partie la plus longue (2 mètres) est constituée par un tube de 2 mètres en niobium C-103. Elle est prolongée par une section de 30 cm en molybdène. Cette dernière, protégée par un petit bouclier thermique, sert d'isolant à la fois électrique et thermique. La cinquième antenne plus courte est fixée sur le mât portant les capteurs des magnétomètres. Les trois magnétomètres sont fixés de manière espacée sur un mât long de 3,5 mètres déployé en orbite à l'arrière et dans le prolongement de la plateforme. L'instrument est développé par l'Université de Berkeley (Californie) sous la direction du professeur Stuart Bale. Ganymède (lune)
Le premier survol de Ganymède par la sonde "Galileo" a permis de découvrir que Ganymède possède son propre champ magnétique, contenu dans la magnétosphère de Jupiter. Ganymède est le seul satellite naturel présentant une magnétosphère. Le champ magnétique intrinsèque de Ganymède est probablement généré de façon similaire à celui de la Terre, par déplacement de matériau conducteur dans ses couches internes, probablement dans son noyau métallique. Ganymède possède également un champ magnétique induit, indiquant qu'il possède une couche qui agit comme un conducteur. L'hypothèse est que ce matériau conducteur est une couche d'eau liquide contenant du sel, située à sous la surface et prise en sandwich entre deux couches de glace de densités différentes. Magnetospirillum gryphiswaldense
Magnetospirillum gryphiswaldense est une bactérie microaérophile à Gram négatif de l'ordre des "Rhodospirillales". Il s'agit d'une bactérie magnétotactique, pourvue d'un organite appelé "magnétosome" comprenant une chaîne de nanoparticules de magnétite résultant d'un processus de biominéralisation contrôlé et dont le rôle identifié, dans l'état actuel de nos connaissances, est de permettre à la bactérie de s'orienter parallèlement aux lignes du champ magnétique terrestre, phénomène appelé "magnétotaxie". On trouve cette bactérie typiquement dans la zone de transition oxique-anoxique sous la surface des sédiments ou dans les eaux douces à faible courant ; elle tolère brièvement les milieux aérobies. Magnétosphère de Jupiter
Le courant qui circule de l'ionosphère vers la couche de plasma est particulièrement fort lorsque la partie correspondante de la couche de plasma tourne plus lentement que la planète. Comme mentionné ci-dessus, la co-rotation s'atténue très fortement dans la région située entre de Jupiter. Cette région correspond au magnéto-disque où le champ magnétique est très distendu. Les forts courants circulant dans le magnéto-disque sont originaires d'une zone latitudinale très limitée d'environ autour des pôles magnétiques de Jupiter. Ces régions étroites et circulaires correspondent à l'aurore ovale (voir ci-dessous). Le courant qui revient s'écoule à partir de la magnétosphère externe au-delà de et pénètre dans l'ionosphère de Jupiter près des pôles, fermant le circuit électrique. Le courant radial total dans la magnétosphère de Jupiter est estimé de . Vent solaire
La magnétosphère terrestre s'oppose au vent solaire comme le fait une pile de pont vis-à-vis du courant de la rivière. Elle nous protège contre le vent solaire et agit comme un bouclier. La magnétosphère, qui devrait ressembler à celle générée par un dipôle, est déformée par le vent solaire. Elle est compressée du côté diurne alors qu'elle s'étend à de grandes distances du côté nocturne. Mercure (planète)
Le champ magnétique de Mercure est suffisamment puissant pour dévier le vent solaire autour de la planète, créant ainsi une magnétosphère située entre deux arcs de choc (ou « " »). La magnétosphère de la planète, bien qu'assez petite pour être contenue dans le volume de la Terre, est assez forte pour piéger le plasma du vent solaire. Cela contribue à l'érosion spatiale de la surface de la planète. Les observations effectuées par Mariner 10 ont permis de détecter ce plasma de faible énergie dans la magnétosphère du côté obscur de la planète. Les éclats de particules énergétiques dans la queue de la magnétosphère de la planète indiquent que celle-ci est dynamique. De plus, des expériences menées par la sonde ont montré que, tout comme celle de la Terre, la magnétosphère de Mercure possède une queue séparée en deux par une couche neutre. Laboratoire de physique et chimie de l'environnement et de l'espace
L'étude des plasmas présents dans le système solaire : plasmas du Soleil (couronne solaire et vent solaire), plasmas de l'environnement terrestre (ionosphère, magnétosphère, régions situées à la limite de la magnétosphère), plasmas des planètes et enfin plasma des comètes créé lors de leur passage près du Soleil. Magnétosphère de Jupiter
Du côté opposé de la planète, le vent solaire étire les lignes du champ magnétique de Jupiter en une longue traînée, appelée magnéto-queue, qui quelquefois peut s'étendre bien au-delà de l'orbite de Saturne. La structure de cette traînée est similaire à celle de la Terre. Elle consiste en deux lobes (les zones bleues sur la figure), avec un champ magnétique dans le lobe sud, pointant vers Jupiter, alors que le lobe nord pointe à l'extérieur. Les lobes sont séparés par une fine couche de plasma. Comme son homologue terrestre, la queue jovienne est un canal par lequel le plasma solaire pénètre dans les régions intérieures de la magnétosphère, où il est chauffé et forme les ceintures de radiations à des distances inférieures à de Jupiter. Jupiter (planète)
Jupiter possède un champ magnétique, plus puissant que celui de la Terre, allant de à l'équateur à 10 à aux pôles, ce qui en fait le plus intense du Système solaire (à l'exception des taches solaires). Les données transmises par la sonde "Juno" font état d'un champ magnétique global de , soit près de deux fois plus intense que le champ précédemment estimé. Il proviendrait des mouvements de la couche très conductive d'hydrogène métallique qui, par sa rotation rapide (Jupiter fait un tour sur elle-même en moins de dix heures), agit comme une immense dynamo. La magnétosphère de la planète correspond à la région où le champ magnétique de Jupiter est prépondérant sur toute autre force. Limites planétaires et effondrement des sociétés
En effet les éléments de base de l'écosystème terrestre, l’hydrogène, l’oxygène, le carbone, l’azote, le phosphore, le potassium, le soufre et de nombreux oligoéléments se combinent, sous l’influence de l’énergie provenant du soleil, pour créer et maintenir la vie. Ces éléments ne sont pas en quantités infinies : ils sont stockés dans des « réservoirs » (l'atmosphère, la lithosphère, l’hydrosphère), et sont constamment recyclés. Magnétosphère de Jupiter
La magnétosphère de Jupiter est une structure complexe qui comprend une onde de choc, une magnétopause, une queue de magnétosphère et un magnéto-disque, ainsi que d'autres composants. Le champ magnétique autour de Jupiter est le produit de différentes sources parmi lesquelles, la circulation des fluides dans le cœur de la planète (le champ interne), des courants électriques dans le plasma autour de Jupiter et des courants circulant à la limite de la magnétosphère de la planète. La magnétosphère est incorporée au sein du plasma des vents solaires qui porte le champ magnétique interplanétaire. MESSENGER
L’instrument EPPS () est composé de deux instruments chargés de mesurer les caractéristiques et la composition des particules chargées dans la magnétosphère et sur son pourtour. Le spectromètre à particules énergétiques EPS (), situé sur la partie supérieure de la plate-forme, doit étudier les ions et les électrons accélérés dans la magnétosphère. L’instrument mesure le spectre énergétique et l’angle d’incidence des particules sur un champ observable de 160° × 12°. L’instrument FIPS (), monté sur le côté de la plate-forme, permet d’étudier les ions à faible énergie venant de la surface de Mercure et de son atmosphère, les atomes ionisés arrachés par le vent solaire et les autres composants du vent solaire. SMILE (satellite)
Le magnétomètre MAG (Magnetometer) sera utilisé afin de déterminer l'orientation et l'amplitude du champ magnétique continu dans le vent solaire et la magnétogaine, et de détecter le front de choc terrestre et toute discontinuité magnétique croisée par le satellite. MAG sera constitué de deux détecteurs triaxiaux montés au bout d'un bras déployé en orbite d'une longueur de et séparés de . Le boitier électronique de l'instrument est monté sur la module instrument auquel le bras articulé est attaché. Cette configuration permet à MAG d'être utilisé comme un gradiomètre et de permettre de déterminer le champ magnétique généré par le satellite lui-même, afin de le soustraire des mesures. MAG mesure les trois composantes du champ magnétique dans la gamme ± . MAG est développé en partenariat entre le centre de sciences spatiales chinoise, l'Académie chinoise des sciences et l'institut de recherche spatiale autrichien, l'Académie autrichienne des sciences. La masse totale de MAG est de . Exploration du système uranien
Voyager 2 a trouvé qu'une des influences les plus frappantes de la position couchée de l'axe de rotation de la planète est son effet sur la queue du champ magnétique, qui est lui-même incliné de sur l'axe de rotation de la planète. La queue de la magnétosphère se trouve tordue par la rotation de la planète, en un immense tire-bouchon derrière la planète. Voyager 2 a permis de déterminer la durée du jour d'Uranus (période de rotation de la planète sur elle-même) qui est égale à . Jusqu'à l'arrivée de Voyager 2, on ne connaissait pas l'existence du champ magnétique d'Uranus. Il est comparable en intensité à celui de la Terre, mais varie plus fortement d'un point à l'autre de la surface, compte tenu du plus grand rayon d'Uranus. L'orientation particulière du champ suggère qu'il est engendré à une profondeur intermédiaire, là où la pression est suffisamment élevée pour que l'eau devienne conductrice de l'électricité. Les ceintures de radiation d'Uranus ont des intensités comparables à celles de Saturne. L'intensité est telle que l'irradiation décomposerait rapidement () le méthane qui pourrait se trouver piégé dans les surfaces de glace des satellites intérieurs, ou des particules des anneaux, en le transformant en un goudron noirâtre. Ceci peut avoir contribué à assombrir les surfaces sombres des lunes et des particules des anneaux, qui sont presque uniformément grises. Histoire du magnétisme
Au début des années 1700, beaucoup de gens faisaient l’étude sur le magnétisme terrestre. Le fait que le pôle Nord magnétique change de position était connu des navigateurs et marins. En 1692, Edmond Halley a expliqué ce phénomène en posant un modèle de la terre avec plusieurs couches. Son explication était que les couches de la terre sont aimantées indépendamment, et que leur rotation individuelle change donc la position du pôle Nord. En 1724, George Graham a mis en évidence des fluctuations dans l'orientation de l'aiguille de la boussole (attribuées plus tard aux effets des orages magnétiques). En 1740, Anders Celsius publie dans Svenska Vetenskaps Academiens Handlingar que les perturbations dans l'orientation de la boussole s’observent sur des surfaces trop grandes pour être dues à des intéractions locales (présence localement de matériau magnétique). Pour mesurer l’intensité du champ terrestre, l’expérimentateur Graham utilise la période de vibration d’une aiguille magnétique et publie ses résultats dans les Philosophical transactions en 1725. En 1776, le français Jean-Charles de Borda trouve l’intensité du champ magnétique terrestre en différents points sur la surface de la terre avec la même méthode. À l’époque les notions de champ n’existent pas encore, donc l’origine des forces magnétiques étaient exprimés avec les principes de la mécanique. Dans un mémoire de 1744, Euler écrit que le matériau magnétique est composé de pores dans lesquels une matière subtile peut circuler. Dans un aimant la matière circule dans une direction définie, et la répulsion ou attraction entre deux aimants est dû aux pressions qui interviennent quand les deux matières circulant se rencontrent. Lambert se propose d’étudier les lois qui régissent les variations des forces magnétiques suivant les angles et les distances. Il n’arrive pas à éliminer les erreurs de ses expériences pour affirmer la loi de dépendance de l’inverse de la distance au carré. Cependant il trouve ce qu’il appelle « les courbes du courant magnétique ». Ceci sera plus tard connu comme les lignes des forces du champ magnétique. Magnétoréception
La perception directe d’un champ magnétique est possible, par exemple chez les végétaux, qui même à l'état de graines réagissent à des champs magnétiques (continus ou alternatifs), probablement grâce à des éléments qui possèdent des propriétés magnétiques ou para-magnétiques. Les éléments possédant ces caractéristiques sont notamment la magnétite, certaines protéines incluant des métaux sensibles au champ magnétique et les radicaux libres. Agriculture martienne
Pour les minéraux, les plantes ont besoin de trois éléments principaux : l’azote (N) pour son rôle de croissance pour la plante, le potassium (K) pour son renforcement, ainsi que le phosphore (P) pour la stimulation métabolique. D’autres éléments participent aussi à l’équilibre des plantes, comme le magnésium, le fer, le calcium et le soufre. Aujourd’hui, la connaissance de la composition de la surface martienne a été fournie par l'étude de météorites d’origine martienne et des sondes Viking 1 et Viking 2, ce qui permet aux scientifiques d'avoir une idée assez précise de sa composition qui est principalement du silicium et du fer, mais aussi en quantité moindre le magnésium, le soufre, le calcium et d’autres, pour ne citer que les éléments d'intérêts pour le projet d'agriculture martienne. De plus, en s’appuyant sur une étude parue sur la revue PLOS-One où une équipe de chercheurs a reproduit les sols martiens et lunaires pour comparer la croissance de différentes légumineuses dans ces sols par rapport au sol terrestre. Leurs résultats sont encourageants en faveur du sol martien, dû à son pH qui serait inférieur à celui de la Terre (en moyenne sur Terre pH=8,3). Magnetospheric Multiscale Mission
Les reconnexions magnétiques se produisent dans deux régions de la magnétosphère terrestre : dans la magnétopause côté jour et dans la queue magnétique côté nuit. Pour étudier ces deux régions la mission est divisée en deux phases : Saturne (planète)
Saturne possède un champ magnétique intrinsèque qui a une forme simple et se comporte comme un dipôle magnétique, presque aligné avec l'axe de rotation de la planète et dont le pôle nord magnétique correspond au pôle sud géographique. Il est découvert en 1979 par la sonde "Pioneer 11" lorsqu'elle mesure son intensité : sa force à l'équateur est d'environ (), soit un vingtième du champ de Jupiter et légèrement plus faible que le champ magnétique terrestre. En conséquence, la magnétosphère de Saturne est la deuxième plus grande du Système solaire mais reste beaucoup plus petite que celle de Jupiter. La magnétopause, frontière entre la magnétosphère de Saturne et le vent solaire, se trouve à seulement environ vingt fois le rayon de Saturne (soit ) du centre de la planète, tandis que la queue magnétique s'étire derrière sur des centaines de fois le rayon saturnien.Très probablement, le champ magnétique est généré de la même manière que celui de Jupiter avec des courants de convection dans la couche d'hydrogène métallique liquide créant un effet dynamo. Cette magnétosphère est efficace pour détourner les particules du vent solaire. L’interaction de la magnétosphère de Saturne et des vents solaires, comme dans le cas de la Terre, produit des aurores boréales sur les pôles de la planète dans le domaine du visible, de l’infrarouge et de l’ultraviolet. Champ magnétique interplanétaire
Ainsi, la magnétosphère terrestre dévie le vent solaire. La rencontre entre le CMI et le champ magnétique de la Terre se fait plus précisément à la magnétopause. Le CMI peut ainsi être dévier ou annuler partiellement le champ magnétique de la Terre. Géologie de Mars
L'existence passée d'un champ magnétique global autour de Mars a été découverte à travers l'observation, réalisée dès 1998 par Mars Global Surveyor, d'un paléomagnétisme au-dessus des terrains les plus anciens de l'hémisphère sud, notamment dans la région de Terra Cimmeria et Terra Sirenum. La magnétosphère générée par ce champ magnétique global devait agir, comme la magnétosphère terrestre de nos jours, en protégeant l'atmosphère de Mars de l'érosion par le vent solaire, qui tend à éjecter dans l'espace les atomes de la haute atmosphère en leur transférant l'énergie nécessaire pour atteindre la vitesse de libération. Mioara Mandea
Mioara Mandea est membre de nombreux organismes scientifiques nationaux et internationaux : Mandea est une géophysicienne principalement impliquée dans la mesure, la cartographie et la compréhension de la multitude des champs magnétiques rencontrés dans l'espace près de la Terre et près des planètes semblables à la Terre. Tout au long de sa carrière, elle a participé aux efforts de mesure du champ magnétique terrestre, depuis le sol et le terrain jusqu'à l'espace grâce aux instruments embarqués par les agences spatiales françaises et européenne. Juno (sonde spatiale)
"Juno" doit dresser une carte en trois dimensions de la magnétosphère de Jupiter au niveau des pôles et des aurores, les plus puissantes du Système solaire, qui sont créées par les particules chargées, capturées par le champ magnétique. Les instruments qui équipent la sonde doivent permettre simultanément d'obtenir les caractéristiques des particules chargées et des champs magnétiques près des pôles, tout en observant les aurores dans l'ultraviolet. Ces observations doivent également améliorer notre compréhension de ces phénomènes, et de ceux engendrés par des objets dotés de champs magnétiques similaires, comme les jeunes étoiles possédant leur propre système planétaire. Magnétosphère de Jupiter
Bien que, globalement, la forme de la magnétosphère de Jupiter ressemble à celle de la Terre, sa structure est très différente à proximité de la surface. Io, lune galiléenne au volcanisme intense, est une puissante source de plasma qui charge la magnétosphère de Jupiter avec plus de de matière par seconde. Les puissantes éruptions volcaniques de Io émettent un large volume de dioxyde de soufre, dont la majeure partie est dissociée en atomes et ionisée par le rayonnement ultraviolet du Soleil, produisant des ions de sulfure et d'oxygène : S, O, S et O. Ces ions s'échappent de l'atmosphère du satellite et forment le "tore de plasma de Io" : un anneau épais et relativement frais de plasma entourant Jupiter, situé près de l'orbite de la lune. L'énergie du plasma dans le tore est de , soit une température de , ce qui est nettement inférieur à celle des particules dans les ceintures de radiations, qui est de (). Le plasma du tore est en co-rotation avec Jupiter, ce qui signifie qu'ils tournent de façon synchrone et partagent donc la même période de rotation. Le tore de Io modifie fondamentalement la dynamique de la magnétosphère de Jupiter. Champ magnétique terrestre
Le vent solaire est responsable de variations du champ mesuré, par les courants électriques qu'il engendre dans l'ionosphère et la magnétosphère. En fonction de l'activité solaire, les orages magnétiques peuvent perturber le champ magnétique terrestre en faisant varier l'intensité de la composante horizontale B. De plus, les vents solaires déforment les lignes de champ du champ magnétique terrestre. Côté jour, elles sont aplaties vers la Terre, et du côté nuit, elles s'écartent sur une dizaine de rayons terrestres. Magnétosphère
La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans laquelle les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ magnétique. Terre
Le champ magnétique terrestre a pour l'essentiel la forme d'un dipôle magnétique avec ses pôles actuellement situés près des pôles géographiques de la planète, l'axe du dipôle magnétique faisant un angle de 11° avec l'axe de rotation de la Terre. Son intensité à la surface terrestre varie de (soit à ), les valeurs maximales se trouvant aux latitudes faibles. Son moment magnétique global est de . Plasmasphère
La plasmasphère, ou magnétosphère intérieure, est une région toroïdale de la magnétosphère terrestre constituée de plasma de basse énergie (froid). Le plasma froid est considéré comme ayant une énergie comprise entre quelques électronvolts et quelques dizaines d'électronvolts. Elle est située au-dessus de l'ionosphère. La limite extérieure de la plasmasphère est connue sous le nom de plasmapause. La plasmapause est située entre deux et six rayons terrestres à partir du centre de la Terre. La plasmapause est définie par une baisse d'au moins d'un facteur 10 de la densité plasmatique. Magnétosphère de Jupiter
Des arcs brillants et des spots apparaissent sporadiquement à l'intérieur de l'ovale principal. Ces phénomènes éphémères sont supposés être liés à l'interaction avec les vents solaires. Les lignes de champ magnétique dans cette région sont supposées ouvertes ou mappées sur la magnéto-queue. Les ovales secondaires observés à l'intérieur de l'ovale principal peuvent être liés à la frontière entre les lignes de champ magnétique ouvertes et fermées ou aux cornets polaires. Les émissions aurorales polaires sont similaires à celles observées autour des pôles de la Terre : dans les deux cas, elles apparaissent lorsque les électrons sont accélérés vers la planète par la chute de potentiel lors de la reconnexion du champ magnétique solaire avec celui de la planète. Les régions au sein des deux principaux ovales émettent la majorité des rayons X des aurores. Le spectre de ces rayons X auroraux est composé des raies d'oxygène et de soufre hautement ionisés qui apparaissent probablement quand ces ions, possédant une énergie de plusieurs centaines de kiloélectronvolts, sont précipités dans l'atmosphère polaire de Jupiter. La source de ces précipitations reste inconnue. Électrodynamique des milieux continus
Selon les auteurs et les sources, le champ magnétique est désigné par formula_4 ou formula_5. Historiquement, formula_4 fut désigné comme « champ magnétique », et formula_5 comme « induction magnétique », cependant aujourd'hui formula_5 désigne le champ magnétique dans le vide. Il faut faire la distinction entre les conditions du vide ou d'un milieu microscopique (équivalent au vide localement), et les conditions d'un milieu matériel mésoscopique ou macroscopique. Dans le vide, formula_5 et formula_4 désignent la même chose (à une constante près formula_11) et la notion d’« induction magnétique » n'a pas vraiment de sens, formula_5 et formula_4 désignent donc la même chose, le « champ magnétique ». Dans un milieu matériel, c'est formula_4 qui est mesuré et qui a les propriétés mathématiques d'un champ vectoriel (comme le champ électrique), la terminaison « champ magnétique » est donc préférablement attribuée à formula_4 pour les milieux matériels. Magnétosphère de Saturne
La ceinture de radiation de Saturne est relativement faible car les particules chargées sont absorbées par les satellites et autres objets en orbite autour de la planète . La partie la plus dense de la ceinture se trouve entre le champ de gaz d’Encelade (à 3.5 rayons de Saturne) et l’anneau A (à 2.3 rayons de Saturne). Il contient des protons et électrons de à . Entre 3,5 et 6 rayons de Saturne les particules sont absorbées par des gaz neutres, mais au-delà des particules de reparaissent et contribue au courant de l’anneau . Les électrons et autres particules de proviennent de l’extérieur de la magnétosphère et sont transportés par diffusion . Les particules pouvant atteindre proviennent d’interactions entre les rayons cosmiques et des corps solides . Cluster (satellite)
Les missions scientifiques, qui précèdent Cluster, ne comportent que un à deux satellites et n'étaient pas capables de fournir les données nécessaires pour étudier précisément les limites de la magnétosphère. Parce que le plasma comprenant la magnétosphère ne peut actuellement être accessible en utilisant des techniques de télédétection, les satellites doivent être utilisés pour le mesurer in situ. Quatre engins spatiaux permettent aux scientifiques de faire des mesures en 3D et à résolution temporelle, nécessaires pour créer une image réaliste des interactions plasma complexes existant entre les régions de la magnétosphère et entre la magnétosphère et le vent solaire. Géologie de Mars
Mars ne possède pas de magnétosphère. Toutefois, le magnétomètre et réflectomètre à électrons MAG/ER de la sonde Mars Global Surveyor a mis en évidence dès 1997 un magnétisme rémanent, jusqu'à 30 fois supérieur à celui de l'écorce terrestre, au-dessus de certaines régions géologiquement anciennes de l'hémisphère sud, et notamment dans la région de Terra Cimmeria et Terra Sirenum. Les mesures font état d'un champ magnétique atteignant à d'altitude, ce qui requiert l'aimantation d'un volume significatif d'écorce martienne, d'au moins  . Pendant neuf ans, MGS a mesuré les paramètres magnétiques au-dessus de la surface martienne, l'instrument MGS MAG () recueillant des données vectorielles depuis une altitude typiquement de , s'approchant parfois à de la surface, et MGS ER () mesurant le magnétisme total depuis une altitude de en moyenne. Il n'existe donc pas à l'heure actuelle de carte magnétique de la surface martienne elle-même, de même que la nature exacte des minéraux magnétisés ne peut qu'être supposée dans l'état actuel de nos connaissances. Magnétosphère de Saturne
La magnétosphère de Saturne est une cavité créée dans le vent solaire par le champ magnétique de la planète. Découverte en 1979 par la sonde "Pioneer 11", la magnétosphère de Saturne est la deuxième plus vaste au sein du système solaire, après celle de Jupiter. La magnétopause, frontière entre la magnétosphère de Saturne et le vent solaire, se trouve à environ vingt fois le rayon de Saturne depuis le centre de la planète, tandis que la queue magnétique s'étire derrière sur des centaines de fois le rayon de la planète. SMILE (satellite)
La mission SMILE observera les interactions du vent solaire avec la magnétosphère terrestre grâce à des caméras à rayons X et UV appelées SXI et UVI, permettant de collecter des images et des vidéos de la magnétopause côté jour (où le vent solaire rencontre la magnétosphère), les cornets polaires (une région située dans chaque hémisphère où les particules du vent solaire ont un accès directe à l'ionosphère terrestre) ainsi que l'ovale auroral (région entourant chaque pôle magnétique et où se concentrent les aurores boréales). SMILE mesurera aussi des paramètres du plasma local ou in-situ grâce à ses deux instruments plasma, l'analyse d'ions LIA et le magnétomètre MAG). Ces instruments estimeront en particulier la densité, température, vitesse et distribution en énergie des ions du vent solaire, de la magnétogaine et de la magnétosphère tout en détectant les fluctuations du champ magnétique local DC. Double Star
La mission a contribué de manière significative à la compréhension des limites de la magnétosphère terrestre et des processus fondamentaux à l’œuvre lors du transport de masse, de moment et d'énergie dans la magnétosphère. Pour la première fois, il a été possible de suivre à la fois l'évolution des structures de la magnétosphère et des processus à petite échelle grâce à la constellation de satellites Cluster et à grande échelle avec Double Star. L'une des découvertes les plus surprenantes est la présence de milliers de bulles de gaz très chaud ou de zones à faible densité en ions qui grossissent puis disparaissent au niveau de la zone de choc là où la magnétosphère rencontre le courant de gaz produit par le Soleil. Avenir de la Terre
Le noyau interne devrait avoir remplacé la majorité du noyau externe d'ici trois à quatre milliards d'années, créant à terme un noyau presque solide composé de fer et d'autres éléments lourds. L'enveloppe liquide restante sera principalement constituée d'éléments légers. Par ailleurs, si à un moment donné, les plaques tectoniques s'arrêtent alors l'intérieur de la Terre se refroidira moins efficacement, pouvant stopper la croissance du noyau interne. Dans les deux cas, ces deux processus peuvent provoquer la perte de la dynamo terrestre. Sans dynamo fonctionnelle, le champ magnétique terrestre se désagrégera sur une période géologique courte d'approximativement . La perte de la magnétosphère provoquera une augmentation de l'érosion des éléments légers, notamment l'hydrogène, de l'atmosphère externe de la Terre à l'espace. En conséquence, l'atmosphère sera moins dense et, éventuellement associée avec un effet de serre accru, l'eau liquide deviendra instable en surface, aboutissant à des conditions néfastes pour la vie. Champ magnétique
La Terre, comme la plupart des planètes du Système solaire, possède un champ magnétique. Ce champ magnétique terrestre — qui protège la Terre en déviant les particules chargées issues du Soleil dans une région appelée magnétosphère — est principalement d'origine interne. On suppose qu'il est issu d'effets de convection de la matière située dans le noyau externe de la Terre, principalement composé de fer et d'un peu de nickel liquide. En particulier, des courants (bien que très faibles), parcourant le noyau induiraient ce champ magnétique, par un processus appelé effet dynamo. Mercure (planète)
Durant sa mission, MESSENGER prend plus de , dont certaines possédant une résolution de par pixel, et permet de produire des cartes de sa composition globale, un modèle en trois dimensions de la magnétosphère, la topographie de l'hémisphère nord et caractériser les éléments volatils présents dans les cratères constamment ombragés des pôles. Structure interne de la Terre
Sous l'effet de sa rotation et des mouvements internes des métaux en fusion de son noyau, la Terre se comporte comme une sorte de dynamo, dont résulte un champ magnétique. Celui-ci est peu important par rapport aux aimants industriels, mais est suffisant pour dévier l’aiguille d'une boussole et protéger en partie la surface terrestre de rayons cosmiques, comme ceux des vents solaires, qui perturberaient sinon les appareils électroniques. Magnétomètre
Les mesures du champ magnétique terrestre sont généralement données en nanotesla (nT), également appelé gamma. Un aimant d’IRM pouvant aller jusqu’à 3 teslas, alors que les fluctuations et anomalies du champ magnétique terrestre sont comprises entre et , les besoins en termes de mesure sont très différents selon que l’on veuille mesurer des champs magnétiques forts ou faibles. Champ magnétique de Mercure
Le champ magnétique de Mercure a été mesuré de diverses manières. En général, le champ dipolaire interne équivalent est plus petit lorsqu'il est estimé sur la base de la taille et de la forme de la magnétosphère (~ 150–200 nT "R"). Des mesures radar terrestres de la rotation de Mercure révèlent un léger mouvement de balancement impliquant que le noyau de Mercure est au moins partiellement fondu, ce qui implique également que la «neige» de fer aide à maintenir le champ magnétique. Mars (planète)
Mars ne possède pas de magnétosphère. Toutefois, le magnétomètre et réflectomètre à électrons MAG/ER de la sonde "Mars Global Surveyor" a mis en évidence dès 1997 un magnétisme rémanent, jusqu'à supérieur à celui de l'écorce terrestre, au-dessus de certaines régions géologiquement anciennes de l'hémisphère sud, et notamment dans la région de Terra Cimmeria et Terra Sirenum. Les mesures font état d'un champ magnétique atteignant à d'altitude, ce qui requiert la magnétisation d'un volume significatif d'écorce martienne, d'au moins . Pendant neuf ans, "Mars Global Surveyor" a mesuré les paramètres magnétiques au-dessus de la surface martienne, l'instrument MGS MAG () recueillant des données vectorielles depuis une altitude typiquement de , s'approchant parfois à de la surface, et MGS ER () mesurant le magnétisme total depuis une altitude de en moyenne. Il n'existe donc pas à l'heure actuelle de carte magnétique de la surface martienne elle-même, de même que la nature exacte des minéraux magnétisés ne peut qu'être supposée dans l'état actuel de nos connaissances. Structure interne de la Terre
Ses éléments indispensables sont le fer, le nickel et les silicates. On retrouve ces éléments (et plusieurs autres) dans un type de météorites appelé chondrites. Elles contiennent des petites zones sphériques de silicates solidifiés après fusion, les chondres, dont le nom est à l’origine de l’appellation de ces météorites. Mars (planète)
L'existence passée d'un champ magnétique global autour de Mars a été découverte à travers l'observation, réalisée dès 1998 par Mars Global Surveyor, d'un paléomagnétisme au-dessus des terrains les plus anciens de l'hémisphère sud, notamment dans la région de Terra Cimmeria et Terra Sirenum. La magnétosphère produite par ce champ magnétique global devait agir, comme la magnétosphère terrestre de nos jours, en protégeant l'atmosphère de Mars de l'érosion par le vent solaire, qui tend à éjecter dans l'espace les atomes de la haute atmosphère en leur transférant l'énergie nécessaire pour atteindre la vitesse de libération. Magnetospirillum
Magnetospirillum est un genre de bactéries microaérophiles à Gram négatif de l'ordre des "Rhodospirillales" pourvues de magnétosomes, des organites leur permettant de s'orienter parallèlement aux lignes du champ magnétique terrestre à l'aide de nanocristaux de magnétite — phénomène de magnétotaxie. On trouve ces bactéries magnétotactiques dans de faibles courants d'eau douce, typiquement à l'interface oxique-anoxique au-dessus des sédiments, à une concentration d'oxygène dissous de l'ordre de 1 à 3 %. Les premières, "Magnetospirillum magnetotacticum", ont été découvertes dans un étang par Blakemore en 1975 Magnésium
Le magnésium est un métal alcalino-terreux. Il s’agit du neuvième élément le plus abondant de l'univers. Il est le produit, dans de grandes étoiles vieillissantes, de l'addition séquentielle de trois noyaux d'hélium à un noyau carboné. Lorsque de telles étoiles explosent en tant que supernovas, une grande partie du magnésium est expulsé dans le milieu interstellaire où il peut se recycler dans de nouveaux systèmes stellaires. Le magnésium est le huitième élément le plus abondant de la croûte terrestre et le quatrième élément le plus commun de la Terre (après le fer, l'oxygène et le silicium), constituant 13 % de la masse de la planète et une grande partie du manteau de la planète. C'est le troisième élément le plus abondant dissous dans l'eau de mer, après le sodium et le chlore. Magnétosphère de Jupiter
L'action de la magnétosphère piège et accélère les particules, produisant d'intenses ceintures de rayonnement semblables à la ceinture de Van Allen terrestre, mais des milliers de fois plus forte. L'interaction des particules énergétiques avec les surfaces des plus grandes lunes galiléennes de Jupiter affecte sensiblement leurs propriétés chimiques et physiques. Ces mêmes particules affectent le mouvement des particules à l'intérieur du système d'anneaux de Jupiter et en sont affectées en retour. Les ceintures de radiations présentent un danger important pour les satellites qui le traversent, et potentiellement pour l'homme. Uranus (planète)
Malgré son étrange alignement, la magnétosphère uranienne est, par bien des aspects, semblable à celle des autres planètes : elle possède un arc de choc à environ devant elle, une magnétopause à , une magnétoqueue bien développée et des ceintures de radiation. Dans l'ensemble, la structure de la magnétosphère d'Uranus est similaire à celle de Saturne. La queue de la magnétosphère d'Uranus est par ailleurs tordue à cause de sa rotation latérale en une forme de long tire-bouchon s’étendant sur des millions de kilomètres derrière elle. Magnétogaine
La magnétogaine est la région de l'espace située entre la magnétopause et l'arc de choc de la magnétosphère d'une planète. Le champ magnétique régulièrement organisé généré par la planète devient faible et irrégulier dans la magnétogaine en raison de son interaction avec le vent solaire entrant, et est incapable de dévier complètement les particules fortement chargées. La densité des particules dans cette région est considérablement inférieure à celle trouvée au-delà de l'arc de choc, mais supérieure à celle de la magnétopause, et peut être considérée comme un état transitoire. Équations fondamentales de la mécanique des milieux continus
En ce qui concerne le champ de force produit par des interactions électromagnétiques, on admet d'habitude que les points matériels ne transportent pas de charge électrique, c'est-à-dire qu'ils sont "électriquement neutres". De la sorte, on suppose qu'aucune force de Lorentz ne s'applique directement à un point massique formula_138 se mouvant dans le champ magnétique de la Terre. Cependant, le matériau terrestre conduit l'électricité à des degrés divers, autrement dit possède une conductivité électrique formula_139 finie non nulle. Dès lors, lorsque ce matériau se déplace à une vitesse formula_140 non nulle, il interagit avec le champ géomagnétique interne et engendre une densité de courant électrique induit formula_141 qui modifie le champ magnétique initial en donnant naissance à un champ d'induction magnétique variable formula_142 tandis que le flux variable de ce courant produit un champ d'induction électrique formula_143. Le résultat de toutes ces interactions du matériau terrestre en mouvement avec le champ géomagnétique formula_2 est la naissance d'un champ de force électromagnétique induit formula_145, avec formula_146, lequel modifie à son tour le mouvement. On a utilisé ici des unités électrostatiques de Gauss, formula_147 étant la vitesse de la lumière dans le vide. Il convient de remarquer que dans un diélectrique parfait formula_148, la force électromagnétique serait nulle formula_149. Sur une interface électromagnétique de normale extérieure formula_122, les quantités formula_151 et formula_152 sont continues. Lorsqu'on étudie les déformations élastiques de la Terre, notamment la propagation des ondes sismiques, les oscillations libres, les déformations de marée, etc., on néglige le plus souvent de considérer de tels phénomènes magnétohydrodynamiques ou magnétoélastiques, en admettant simplement que les forces de rappel élastiques sont beaucoup plus importantes que les forces électromagnétiques. Il faut cependant garder à l'esprit que ces forces existent et sont essentielles lorsqu'on considère la génération du champ géomagnétique interne dans le noyau externe de la Terre par effet de dynamo autoexcitée. Elles peuvent éventuellement devenir importantes lorsqu'on étudie les déformations et oscillations du noyau, mais sont négligeables en pratique lorsqu'on considère des déformations globales de la Terre de faible amplitude. Champ magnétique terrestre
De nombreux animaux grands migrateurs terrestres ( oiseaux) ou aquatiques ( tortues marines) semblent dotés d'une perception fine du champ magnétique terrestre (magnétoréception), même si d'autres sens interviennent lors des migrations. Par exemple les tortues caouanne sont sensibles à la latitude en fonction du champ magnétique terrestre et de son inclinaison. Ainsi de très jeunes tortues de cette espèce placées, peu après leur éclosion, en bassin reproduisant des conditions de champ magnétique d’autres régions (Porto Rico et Cap-Vert, situés sur leur route migratoire habituelle à la même latitude (20°N), mais à des longitudes différentes) se sont rapidement orientées dans la direction qu’elles prendraient dans cet environnement (respectivement vers le NE et vers le SE). Système solaire
Seule planète du Système solaire moins dense que l'eau, l'intérieur de Saturne est très probablement composé d'un noyau rocheux de silicates et de fer entouré de couches constituées en volume à 96 % d'hydrogène qui est successivement métallique puis liquide puis gazeux, mêlé à de l'hélium. Un courant électrique dans la couche d'hydrogène métallique donne naissance à sa magnétosphère, la deuxième plus grande du Système solaire, mais beaucoup plus petite que celle de Jupiter, et à des aurores polaires. L'atmosphère de Saturne est généralement terne et manque de contraste, bien que des caractéristiques de longue durée puissent apparaître tel l'hexagone à son pôle nord. Les vents sur Saturne peuvent atteindre une vitesse de , soit les deuxièmes plus rapides du Système solaire après ceux de Neptune. Magnétosphère de Jupiter
En plus de rayonnements dont la longueur d'onde est relativement longue, Jupiter émet aussi du rayonnement synchrotron (aussi connu sous le nom de rayonnement décimétrique de Jupiter ou rayonnement DIM) avec des fréquences dans la gamme de (longueur d'onde de ) qui est le "Bremsstrahlung" d'électrons relativistes piégés dans les ceintures de radiation internes de la planète. L'énergie des électrons qui contribuent aux émissions DIM est de , tandis que le principal apport vient des électrons ayant une énergie dans la gamme de . Ce rayonnement est bien compris et a été utilisé depuis le début des années 1960 pour étudier la structure du champ magnétique de la planète et des ceintures de radiations. Les particules dans les ceintures de radiation sont originaires de la magnétosphère externe et sont adiabatiquement accélérées quand elles sont transportées vers la magnétosphère interne. GEOTAIL
Le vent solaire produit par le Soleil injecte du plasma dans la magnétosphère et lui transfère de l'énergie. Plusieurs fois par jour, la magnétosphère est perturbée par un phénomène baptisé sous-tempête magnétique durant lequel la majeure partie de l'énergie transmise par le vent solaire est déchargée dans la magnétosphère, l'ionosphère et la haute atmosphère terrestre. Les produits de ce processus sont la génération d'aurores polaires, l'accélération de particules chargées, l'émission d'ondes de plasma intenses ainsi que la génération de courants ionosphériques qui modifient l'atmosphère supérieure de manière notable. Ces ondes et courants se traduisent souvent par des perturbations importantes dans les communications terrestres, le transport d'électricité et l'électronique des engins spatiaux en orbite terrestre. GEOTAIL a pour objectif d'effectuer des observations détaillées de ces phénomènes au niveau de la queue magnétique (geotail en anglais) située au-delà de l'orbite lunaire et au niveau de la couche de plasma neutre située près de la Terre. Magnetospheric Multiscale Mission
La reconnexion magnétique est un phénomène par lequel l'énergie se transfert de manière explosive entre le vent solaire et la magnétosphère de la Terre. C'est un des mécanismes à l'origine des aurores polaires. C'est un processus à l'œuvre au niveau du Soleil, autour d'autres planètes ainsi que partout dans l'Univers. Elle joue également un rôle important dans les études scientifiques sur la fusion nucléaire car c'est un phénomène qui fait obstacle à la fusion par confinement magnétique du combustible utilisé dans les prototypes de réacteurs. Enfin les phénomènes de reconnexions sont importants pour les prévisions de météorologie de l'espace qui permettent de préserver les satellites de télécommunications et de navigation lors des éruptions solaires. Mariner 5
Un autre signal, cette fois de la Terre vers la sonde, émis par l'antenne de du centre de radioastronomie de l'université Stanford à Palo Alto sur deux fréquences différentes, est mesuré par le récepteur bi-fréquence de la sonde. L'analyse de l'altération différentielle des deux signaux reçus renseigne sur le milieu ionisé qu'ils traversent. Avec le magnétomètre et la sonde à plasma, ces instruments observent l'ionosphère, le champ magnétique de la planète Vénus et leur interaction avec le vent solaire. Comme l'a révélé la sonde Mariner 2, la planète Vénus ne possède pas de magnétosphère (le champ magnétique de Vénus est plus de 1 000 fois inférieur à celui de la Terre), mais la sonde repère tout de même une onde de choc dans la propagation du plasma solaire, cette déflexion est attribuée aux courants induits par le plasma dans l'ionosphère de Vénus. Mariner 5 constate que l'ionosphère produit une onde de choc qui dévie le vent solaire autour de la planète Vénus. Equator-S
Equator-S est une mission spatiale scientifique à bas coût développée pour étudier la magnétosphère terrestre au niveau de l'équateur jusqu'à une distance de km et constitue un des éléments de la flotte de satellites développée dans le cadre du programme ISTP. Le programme IASTP coordonne les efforts de plusieurs agences spatiales (principalement la NASA, l'ESA et l'agence japonaise) autour de l'étude de la magnétosphère terrestre. Il s'agit de lancer des engins effectuant simultanément des mesures à l'avant de la magnétosphère au milieu du vent solaire (WIND, SOHO, ACE, IMP-8), dans les régions polaires (POLAR) et équatoriales de la magnétosphère, dans la queue magnétique ainsi que dans la magnétopause (GEOTAIL, ). Ce satellite de conception très simple utilise des instruments développés pour d'autres missions de l'IASTP. La particularité de ce satellite est son orbite quasi équatoriale et sa vitesse de rotation particulièrement élevée qui lui permet d'effectuer des mesures avec une fréquence importante. L'idée d'une mission de ce type prend naissance dans les années 1980 dans le cadre du programme GGS ("Global Geospace Science") de la NASA. Ce programme est arrêté en 1986 et plusieurs tentatives de le réactiver échouent. En 1991 l'Institut Max-Planck de physique extraterrestre (MPE) en Allemagne, décide de reprendre la mission envisagée dans l'intérêt de l'étude globale de la magnétosphère mais également parce que le satellite fournit à ses chercheurs une occasion de tester un instrument qu'ils viennent de développer. Celui-ci, l'EDI ("Electric Field Grad. Magn. Field"), mesure les champs électriques avec deux faisceaux d'électrons. En 1994 l'agence spatiale allemande de l'époque, la DARA, accepte de financer en partie la mission. Le complément est apporté par l'Institut Max Planck. Champ magnétique de Mercure
Le champ magnétique de Mercure est le champ magnétique entourant Mercure, la plus petite planète du Système solaire et la plus proche du Soleil. Il s'agit approximativement un dipôle magnétique apparemment global. Les données de "Mariner 10" conduisent à sa découverte lors du survol de Mercure en 1974. La sonde spatiale mesure alors l'intensité du champ comme 1,1% celle du champ magnétique terrestre. L'origine du champ magnétique peut être expliquée par l'effet dynamo, du fait du noyau externe partiellement fondu de la planète. Le champ magnétique est suffisamment fort près de l'arc de choc ("bow shock") pour ralentir le vent solaire, ce qui induit une magnétosphère. BepiColombo
MMO/MGF ("") comprend deux magnétomètres à saturation tri-axiaux : MGG-O (outboard) est un magnétomètre digital monté à l'extrémité du mât porte-instruments de identique à celui installé à bord de MPO. MGF-I (inboard) est un magnétomètre analogique monté sur le même mât à de l'extrémité. La présence de deux instruments permet d'isoler dans les mesures effectuées l'incidence des aimants et courants électriques présents dans le satellite. Les données collectées contribueront, intrinsèquement et par comparaison avec les données recueillies sur les magnétosphères de la Terre, de Jupiter et de Saturne, à l'amélioration de notre connaissance de la magnétosphère de Mercure. Les performances exigées pour les instruments sont élevées, car la densité du vent solaire est cinq fois plus importante et l'intensité du champ magnétique interplanétaire est dix fois plus élevée. Il en résulte que les processus se déroulent trente fois plus rapidement dans la magnétosphère de Mercure. Les mesures sont effectuées avec une fréquence d'échantillonnage de et peuvent mesurer des champs de avec une résolution de . L'instrument complète le magnétomètre embarqué sur le satellite MPO en fournissant des données permettant de distinguer les fluctuations temporelles et les variations spatiales. L'instrument est fourni par l'Institut de recherche spatiale de l'Académie autrichienne des sciences. Jupiter (planète)
La magnétosphère possède une forme globale semblable à une goutte d'eau très distendue. La partie incurvée fait toujours face au Soleil et dévie le vent solaire, provoquant un arc de choc à environ de la planète ( de km). À l'opposé de Jupiter et du Soleil, une immense magnéto-queue s'étend par-delà l'orbite de Saturne, sur une distance de de km, soit presque la distance entre Jupiter et le Soleil. Vu de la Terre, la magnétosphère apparaît cinq fois plus grande que la pleine Lune, malgré la distance. La magnétosphère est entourée d'une magnétopause, située sur le bord interne d'une magnétogaine où le champ magnétique de la planète décroît et se désorganise. Les quatre lunes principales de Jupiter sont à l'intérieur de la magnétosphère et donc protégées des vents solaires. Uranus (planète)
La magnétosphère d'Uranus contient des particules chargées, avec principalement des protons et des électrons et une petite quantité d'ions H mais aucun ion plus lourd n'a été détecté. Beaucoup de ces particules proviendraient de la thermosphère. La population de particules est fortement affectée par les lunes uraniennes qui balaient la magnétosphère, laissant des lacunes importantes. Le flux de ces particules est suffisamment élevé pour provoquer une érosion spatiale de leurs surfaces sur une échelle de temps astronomiquement rapide de . Cela pourrait être la cause de la coloration uniformément sombre des satellites et des anneaux d'Uranus. Magnetospheric Multiscale Mission
La mission MMS a pour objectif d'identifier la structure et la dynamique des régions où les électrons se diffusent en mettant en évidence ce phénomène dans les trois dimensions et à petite échelle. Les instruments des satellites MMS doivent mesurer le plasma ainsi que les champs électriques et magnétiques dans les régions de diffusion de la magnétosphère terrestre où se produisent les reconnexions magnétiques afin de répondre aux questions suivantes : Magnétosphère de Jupiter
Toutes les lunes galiléennes ont une atmosphère ténue avec une pression en surface dans un intervalle de . Celle-ci supporte à son tour une ionosphère avec une densité électronique dans l'intervalle de . Le flux du plasma magnétosphérique froid en co-rotation est partiellement dévié autour des lunes par les courants induits dans leurs ionosphères, créant des structures en forme de coin connues sous le nom d'ailes d'Alfvén. L'interaction des larges lunes avec le flux en co-rotation est similaire à l'interaction entre le vent solaire et les planètes dépourvues de champ magnétique, comme Vénus, bien que la vitesse de co-rotation soit usuellement subsonique (les vitesses varient de ), ce qui prévient la formation d'une onde de choc. Sous la pression continue du plasma en co-rotation, des nappes de gaz sont arrachées de l'atmosphère des lunes (particulièrement sur celle de Io) et certains de ces atomes sont ionisés et entrent en co-rotation. Ce processus crée des gaz et un tore de plasma dans le sillage des lunes, le tore ionien étant le plus proéminent. En effet, les satellites galiléens (essentiellement Io) servent de principales sources de plasma dans les magnétosphères interne et moyenne de Jupiter. Cependant, les particules énergétiques sont largement épargnées par les ailes d'Alfvén et ont librement accès à la surface des lunes (à l'exception de Ganymède). Magnétosphère de Jupiter
La vaste magnétosphère de Jupiter enveloppe son système d'anneaux et les orbites des quatre satellites galiléens. Orbitant à proximité de l'équateur magnétique, ces corps célestes servent de sources et de puits au plasma magnétosphérique, tandis que les particules énergétiques de la magnétosphère altèrent leur surface. Les particules crépitent hors du matériau de surface et créent des modifications chimiques par radiolyse. Le plasma en co-rotation avec la planète favorise les interactions avec les hémisphères de fuite des lunes, provoquant des asymétries hémisphériques notables. En outre, les larges champs magnétiques des lunes contribuent au champ magnétique jovien. Ganymède (lune)
C'est le seul satellite du Système solaire connu pour posséder une magnétosphère, probablement créée par convection à l'intérieur du cœur ferreux liquide. Sa faible magnétosphère est comprise à l'intérieur du champ magnétique beaucoup plus important de Jupiter et connectée à lui par des lignes de champ ouvertes. Le satellite a une fine atmosphère qui contient de l'oxygène atomique (), du dioxygène () et peut-être de l'ozone () ; de l'hydrogène atomique est également présent en faible proportion. On ignore encore si le satellite possède une ionosphère associée à son atmosphère ou non.