Bouclier qui nous protège du vent solaire, le champ magnétique terrestre est utilisé comme repère d'orientation par les avions, les vaisseaux spatiaux et même pour guider les forages profonds. Il est donc essentiel de mieux comprendre la physique du champ magnétique de notre planète, produit essentiellement sous l'effet des mouvements du fer liquide dans le noyau externe, 3000 km sous nos pieds. Mais les observations nous renseignent uniquement sur les phénomènes se produisant à la surface du noyau, et les expériences en laboratoire sont difficiles à mettre en oeuvre. Reste la modélisation numérique.
Des chercheurs du CNRS et de l'IPGP viennent de réaliser les simulations numériques les plus détaillées à ce jour de ces mouvements et du champ magnétique résultant, et de leurs variations sur quelques centaines d'années. Ces modélisations en haute définition reproduisent un grand nombre de phénomènes observés (par exemple des tornades polaires, à la surface du noyau - voir illustration), tout en les associant à la dynamique profonde du noyau. Elles ont été rendues possibles grâce à un important travail d'optimisation du code informatique, et à la répartition du calcul sur 16 000 processeurs des supercalculateurs du GENCI.
Le champ magnétique radial à la surface (en violet: positif ; en vert: négatif) et son intensité à l'intérieur du noyau (noir: nul ; jaune: maximal).
Crédit: Nathanaël Schaeffer
Vitesse des déplacements de métal liquide dans et à la surface du noyau (en bleu: vers l'ouest ; en rouge: vers l'est). La grande zone bleue à la surface du noyau externe représente une tornade géante de métal liquide (1200 km de rayon), située à un pôle, qui agite le noyau et est associée à un fort champ magnétique.
Prochaine étape: étendre ce genre de simulations à l'échelle des temps géologiques, afin de mieux comprendre l'inversion des pôles magnétiques, dont la dernière remonte à 780 000 ans.
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