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Wissenschaftliche Aktivitäten zu diesem Thema
Le smartphone est un outil intéressant pour étudier l'inclinaison magnétique car il dispose d'un magnétomètre très précis. Il faut cependant faire attention à sa calibration car les amrtphones essaient de corriger en permanence les mesures parasites et ces ajustement peuvent affecter la mesure du champ magnétique environnant.
Pour expérimenter sur l'inclinaison et le champ magnétique terrestre, on pourra réaliser une mesure de l'angle d'inclinaison et en déduire la latitude magnétique du lieu. Cette expérience est décrite en suivant ce lien, et elle peut également être retrouvée directement dans FizziQ dans l'onglet Activités > Ajouter une activité
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Le modèle dipolaire pour le champ magnétique terrestre
Le champ magnétique terrestre peut être approximé par celui d’un dipôle magnétique, c’est-à-dire un aimant géant placé au centre de la Terre, incliné d’environ 11° par rapport à l’axe de rotation terrestre.
Dans un champ dipolaire, les lignes de champ magnétique émergent d’un pôle sud magnétique et plongent vers un pôle nord magnétique, formant une structure similaire à celle d’un aimant droit. Ce modèle explique pourquoi l’inclinaison magnétique varie avec la latitude magnétique :
À l’équateur magnétique : Les lignes de champ sont parallèles au sol, donc l’inclinaison est 0°.
Aux pôles magnétiques : Les lignes de champ sont presque perpendiculaires au sol, donc l’inclinaison atteint 90°.
Aux latitudes intermédiaires : L’inclinaison suit une variation progressive en fonction de la latitude magnétique.
La relation entre l’inclinaison magnétique i et la latitude magnétique L dans un modèle dipolaire est donnée par la formule :
tan(i)=2*tan(L)
Cette équation est une approximation et on peut trouver les valeur exactes de l'inclinaison magnétique en un point donné en consultant le site de International Geomagnetic Reference Field.
Comment Mesurer l’Inclinaison Magnétique ?
L’inclinaison magnétique peut être mesurée à l’aide d’un magnétomètre, qui détecte la direction et l’intensité du champ magnétique. En analysant les composantes horizontale (Y) et verticale (Z) du champ magnétique, on peut déterminer l’inclinaison grâce à la relation :
tan(i) = Z/Y, où i est l’inclinaison magnétique, Z la composante verticale et Y la composante horizontale du champ magnétique.
On peut aussi la déterminer à l'aide d'une boussole d'inclinaison. Cet appareil est une boussole qui fonctionne dans le plan vertical, et qui permet de connaître l'orientation dans le plan vertical du champ magnétique.
Enfin, en utilisant le magnétomètre d'un smartphone et la mlesure du champ magnétique selon un seul axe, on peut déterminer la direction pour laquelle le champ magntique est maximal. l'angle formé avec l'horizontal est l'inclinaison magnétique. Cette mesure peut être faite en classe ou sur le terrain.
La détermination du pôle Nord magnétique
L’étude de l’inclinaison magnétique a permis de localiser le pôle nord magnétique. En 1831, l’explorateur James Clark Ross a mesuré l’inclinaison à différents endroits au Canada. Lorsqu’il a trouvé un point où l’inclinaison atteignait 90°, il en a déduit qu’il se trouvait au pôle nord magnétique.
Depuis, les scientifiques suivent l’évolution de l’inclinaison pour observer le déplacement des pôles magnétiques, qui changent de position au fil du temps.