Les champs électromagnétiques naturels

Dans notre vie quotidienne, nous sommes constamment soumis à de multiples champs électromagnétiques naturels. Certains d’entre eux sont indispensables à la vie : par exemple, la lumière que nous envoie le soleil est un rayonnement électromagnétique de nature fondamentalement identique à celle des ondes radio. Il en est de même des infrarouges que nous ressentons sous forme de chaleur autour d’un feu.

LE CHAMP MAGNÉTIQUE TERRESTRE

Si nos yeux perçoivent la lumière, la plupart des champs électromagnétiques est imperceptible pour nous, car aucun de nos sens n’y est directement sensible. C’est le cas du champ magnétique terrestre. Celui-ci est lié aux mouvements du noyau terrestre. Si nous ne le ressentons pas, sa présence est pourtant bien réelle. Elle est mise en évidence par un objet familier : la boussole, dont l’aiguille aimantée s’oriente suivant un axe Nord-Sud sous l’action du champ magnétique terrestre. La valeur du champ terrestre varie entre 30 µT à l’équateur et 70 µT quand on se rapproche des pôles : elle est de 50 µT au niveau de la lattitude intermédiaire de la France. Il s’agit de valeurs faibles dans l’absolu et pour arriver à faire bouger l’aiguille d’une boussole avec un aussi faible champ il faut une aiguille très légère et il faut minimiser tous les frottements qui pourraient freiner ses mouvements.

CES ANIMAUX QUI NE PERDRAIENT JAMAIS LE NORD…

Si nous avons besoin de « l’aide externe » qu’est la boussole pour nous orienter à l’aide du champ magnétique terrestre, certaines espèces animales disposeraient d’un sixième sens. Les oiseaux et les poissons, entre autres l’utiliseraient pour se repérer lors de leurs migrations. A noter que les mécanismes biophysiques en jeu (les organes récepteurs) dans ce sixième sens ne sont pas clairement identifiés.

NUAGES, FOUDRE ET ÉCLAIRS

Les nuages d‘orage sont le foyer de forts mouvements de convection de l’air et ces mouvements entrainent des frottements entre les particules d’eau, de glace et de poussière présentes à l’intérieur de ces nuages. Il en résulte l’apparition de fortes charges d’électricité statique et donc de forts champs électriques statiques à l’intérieur du nuage et entre le nuage et le sol.

Même s’ils peuvent atteindre des valeurs importantes (de l’ordre de 10 à 15 000 volts par mètre), nous y sommes la plupart du temps insensibles. Seuls certains phénomènes trahissent leur présence. C’est le cas des feux de Saint-Elme, ces décharges électriques luminescentes qui apparaissent parfois, par temps orageux au sommet des mats de navire ou sur le piolet des alpinistes (ce qui constitue d’ailleurs pour ces derniers un fort signal de danger). Il s’agit, en fait, d’une amorce d’arc électrique.

Si la charge qu’accumulent les nuages s’intensifie encore, un arc électrique peut se former soit avec le sol, soit entre deux zones nuageuses. Il s’agit de la foudre et des éclairs dits intra-nuageux. La foudre est un courant électrique (les charges électriques  accumulées dans le nuage s’écoulent brutalement au sol) et génère donc un champ magnétique, qui est tout à fait caractéristique et est notamment utilisé pour localiser les coups de foudre sur le territoire (système Météorage).

LE RAYONNEMENT COSMIQUE

Le rayonnement solaire bombarde en permanence la Terre. Tout monde connait la lumière solaire, mais le soleil émet une gamme de rayonnements bien plus vaste et à des fréquences encore bien plus élevées que celles de la lumière (rappelons que la lumière visible est un rayonnement électromagnétique de fréquence comprise entre 400 et 770 TeraHertz). L’énergie portée par de tels rayonnements est suffisante pour arracher des électrons aux atomes et casser les molécules de gaz composant la haute atmosphère.

La haute atmosphère est donc chargée électriquement et cela se traduit par l’apparition d’un champ électrique entre la haute atmosphère et la planète.  Au sol et par beau temps ce champ électrique atteint des valeurs de l’ordre de 100 à 150 volts par mètre.  Il s’agit à nouveau d’un champ auquel nous sommes parfaitement insensibles

FOCUS

Et l’électricité statique ?

L’apparition de charges électriques à cause des frottements des masses d’air au sein d’un nuage d’orage est appelé « triboélectricité ». C’est le même phénomène qui fait que l’on peut se charger électriquement en marchant sur de la moquette. Le frottement de nos semelles provoque l’apparition de charges électriques. Autre exemple familier : la série de crépitement qui peut apparaitre quand on ôte un vêtement contenant des fibres synthétiques : ces crépitements sont des micro-arcs électriques !

Nous sommes insensibles au fait de porter une charge électrique (et donc de générer un champ statique) sauf quand on vient au contact d’un objet conducteur (par exemple une poignée de porte métallique) : le contact provoque une petite douleur désagréable liée à la décharge de l’électricité statique accumulée.