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Puisqu'elle se comporte comme une sphère magnétique, la Terre possède deux pôles magnétiques. Ils sont situés tout près des pôles géographiques, où passe l'axe de rotation de la Terre. Les pôles magnétiques Nord et Sud sont l'endroit où les champs magnétiques de la planète pointent vers le bas (au pôle Nord magnétique) ou vers le haut (au pôle Sud magnétique). Les boussoles conventionnelles, qui se déplacent horizontalement, ne peuvent pas être utilisés près des pôles magnétiques. Toutefois, une aiguille magnétisée qui se déplace verticalement, pointe directement vers le bas au pôle Nord magnétique et vers le haut au pôle Sud magnétique. C'est pour cette raison qu'on appelle les pôles magnétiques des « pôles d'inclinaison ».
Pôles géomagnétiques
Les géophysiciens utilisent aussi le terme pôle géomagnétique. Leur location est déterminée selon une analyse mathématique de l'ensemble des champs magnétiques terrestres en supposant que les pôles magnétiques agissent exactement comme une barre aimantée. Le pôle Nord géomagnétique est actuellement situé dans le Bassin Kane entre l'île d'Ellesmere et le Groenland. Le pôle Sud géomagnétique est situé dans l'Antarctique. L'emplacement des pôles géomagnétiques est théorique et ne peut donc pas être détecté avec une boussole ou aucun autre instrument au sol. Vu de l'espace, les pôles géomagnétiques de la Terre marquent le centre d'une région en forme d'ovale où les Aurores Boréales se produisent le plus souvent.
Une montagne de fer
La nature des pôles magnétiques intéresse les explorateurs et les géographes depuis des siècles puisque leur situation géographique affecte la précision de la navigation au compas. Les premiers marins arabes croyaient que les aiguilles des boussoles étaient attirées par une montagne de fer située au Pole Nord. Avec la venue du sextant qui utilise les étoiles pour déterminer la position, les navigateurs ont découvert la différence qui existe entre le Nord géographique (le vrai) et le Nord magnétique. Gerardus Mercator, cartographe flamand, a tenté d'expliquer cette variation de l'angle, appelée déclinaison magnétique en plaçant deux pôles Nord magnétiques, à 500 km l'un de l'autre, sur sa carte de l'Arctique publiée en 1569.
En 1600, William Gilbert, médecin personnel de la reine Élizabeth I, propose l'idée révolutionnaire selon laquelle la Terre serait un énorme aimant avec un pôle Nord et un pôle Sud magnétique. Il avait raison de croire que l'aiguille d'une boussole réagit aux forces des profondeurs de la Terre, bien qu'il soit maintenant connu que le magnétisme de la Terre est loin d'être statique. Les scientifiques croient maintenant que le champ magnétique terrestre est causé par un courant en fusion de minéraux riches en fer qui circulent dans la partie externe du noyau de la Terre. Ainsi la Terre agit davantage comme un électroaimant imprévisible qu'une simple barre aimantée comme le pensait Gilbert.
Toujours en mouvement
Une caractéristique fascinante des pôles est qu'ils sont toujours en mouvement. Dans le cas des pôles magnétiques, on détermine seulement une position moyenne. Le plus récent relevé officiel établit en 1994 par la Commission Géologique du Canada (CGC) a placé le pôle Nord magnétique dans l'Île Ellef Ringnes à une latitude de 78,3° nord et une longitude de 104° ouest. Cela place le pôle Nord magnétique à 1300 km au sud du pôle Nord géographique, qui lui est situé au milieu de l'océan Arctique.
Alors qu'ils cherchent le pôle Nord magnétique, les scientifiques découvrent deux types de mouvement. En plus du déplacement vers le nord à une vitesse d'environ 15 km par année, le pôle se déplace aussi quotidiennement selon une ellipse. On pense que le mouvement vers le nord est causé par les courants de convections, très irréguliers, de la roche en fusion à l'intérieur de la Terre. La rotation quotidienne du pôle magnétique est causée par les particules chargées du Soleil qui bombardent la Terre et affectent son champ magnétique. À l'aide d'un Twin Otter, l'expédition du CGC de 1994, dirigée par Larry Newitt, réussit à mesurer le pôle magnétique plusieurs fois dans la même journée. À partir de leurs observations, l'expédition estime que le pôle magnétique peut se déplacer de 80 km en 24 heures.
Les autres pôles de la Terre bougent aussi, mais leur déplacement est lent et prévisible. Les pôles géomagnétiques dérivent à une vitesse de 4 km par année. Même les pôles géographiques se déplacent, dans un rayon de 60 m, selon un modèle cyclique parce que la Terre oscille sur son axe de rotation.
Atteindre le pôle
Au XIXe siècle, la communauté internationale scientifique part à la recherche du pôle Nord magnétique. Sir James Ross de la British Royal Navy sera la première personne à le découvrir. Le 1er juin 1831, après un voyage en traineau de 200 km, il atteint le point où son aiguille aimantée, suspendue à l'horizontale par un fil de soie, pointe à 89° 59´. Il construit un cairn pour indiquer l'endroit situé sur la côte Ouest de la Presqu'Île de Boothia.
Le CGC refait le relevé de la position moyenne du pôle nord magnétique presque chaque décennie pour que les valeurs de la déclinaison magnétique soient mises à jour sur les cartes topographiques et aéronautiques. Le pôle magnétique continue d'attirer les aventuriers de partout dans le monde, qui tentent de s'y rendre à pied, à ski ou à motoneige à partir de Resolute dans le Nunavut.
Le Nord devient le Sud
Il reste encore un mystère à éclaircir : à peu près tous les 100 000 ans, le champ magnétique terrestre s'atténue et les pôles magnétiques s'inversent. Les coulées de lave volcanique démontrent bien ce changement puisque la lave, quand elle se refroidit, retient en elle l'orientation du champ magnétique. Cette propriété a servi de preuve dans la démonstration de la théorie des plaques tectoniques (voir Tectonique des Plaques). Les géophysiciens supposent que ces inversions magnétiques sont causées par la nature chaotique du courant de magma dans le noyau de la Terre. Quand se produira la prochaine inversion? Il ne semble pas y avoir de suite logique, alors les scientifiques sont incapables de la prédire.
