Des physiciens découvrent une nouvelle façon de mesurer le champ magnétique terrestre

Le champ magnétique de la Terre est une source étonnamment riche d'informations sur la structure de la planète. Des mesures du champ à l'échelle de quelques mètres peuvent révéler des objets enfouis tels que des mines terrestres ou des fragments archéologiques. Les cartes de champ magnétique à l'échelle du kilomètre peuvent aider à localiser les formations géologiques qui indiquent la présence de pétrole ou d'autres minéraux. Et à plus grande échelle, le champ terrestre révèle des détails sur la géodynamo qui le génère.

Mais il existe une échelle intermédiaire sur des longueurs de dizaines à centaines de kilomètres qui est relativement peu étudiée. En théorie, cela devrait révéler des détails importants sur le comportement du manteau extérieur, la dynamo solaire silencieuse dans l'ionosphère et les courants ioniques dans l'eau salée qui pourraient être utilisés pour mesurer la circulation océanique, un facteur majeur dans les modèles de changement climatique.

La seule façon de mesurer le champ à cette échelle est de piloter l'appareil suffisamment sensible pour le détecter sur un avion ou un satellite. Mais le coût énorme de telles missions explique en grande partie la rareté des données.

Aujourd'hui, James Higbie de l'Université de Bucknell en Pennsylvanie et quelques amis, décrivent une toute nouvelle façon de mesurer le champ magnétique de la Terre. Cette nouvelle technique a le potentiel de générer des cartes de champ magnétique à une fraction du coût des techniques conventionnelles.

Leur idée est d'exploiter la couche naturelle d'atomes de sodium dans la mésosphère, à environ 50 à 80 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre. Le plan est d'aligner ces atomes avec le champ magnétique terrestre lors de leur précession, ce qui peut être fait relativement facilement en les zappant avec un faisceau laser à polarisation circulaire.

Lorsque les atomes et le champ sont exactement alignés, un effet de résonance se déclenche qui modifie la fluorescence des raies spectrales du sodium D1 et D2. C'est quelque chose qui peut être facilement détecté au sol avec une caméra.

Cela donne une mesure de la force du champ à ce point. Ainsi, faire une carte consiste simplement à mesurer l'intensité du champ en de nombreux points.

Higbie and co construisent actuellement un laser de 20 watts pour tester l'idée. Une fois la technique perfectionnée, ce devrait être un travail simple de faire des mesures partout sur la planète.

C'est parce que l'infrastructure pour faire le travail est en grande partie en place. De nombreux télescopes à optique adaptative utilisent déjà des lasers pour rendre fluorescents les atomes de sodium dans la mésosphère. Ils utilisent ensuite ces atomes comme étoiles guides pour calibrer l'optique adaptative de leur oscilloscope.

Les données ainsi produites devraient fournir une nouvelle façon d'étudier la structure de la Terre à une échelle largement ignorée jusqu'à présent. Un bon moment pour être géophysicien.

Réf : arxiv.org/abs/0912.4310 : Magnétométrie avec Sodium Mésosphérique

A noter : je fais une pause pendant la période des fêtes, de retour le 4 janvier. En attendant, le blog montrera les faits saillants de ce qui a été une année intéressante pour le blog Physics arXiv.
Tous mes vœux,
Kentucky

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