Confusion de la boussole : Les réponses

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On peut comparer le champ quasi dipolaire de la terre à un aimant court dont le « pôle » magnétique sud est dirigé vers le pôle géographique nord de la terre. Le pôle magnétique d’une aiguille de boussole est défini comme étant l’extrémité qui  » cherche le nord « , c’est-à-dire l’extrémité qui  » cherche  » (pointe généralement vers) le pôle géographique nord.

Champ magnétique de la terre (idéalisé). Les flèches indiquent la direction vers laquelle pointe une boussole. Tiré de Eldridge, John A. College Physics, 3e édition, Wiley, 1947. Utilisé avec la permission.

Les petites boussoles de poche ont une aiguille magnétique en équilibre sur un pivot pointu. Lors de l’utilisation, le boîtier de la boussole est maintenu dans un plan horizontal. Dans l’hémisphère nord, le champ magnétique s’incline vers le bas en direction du nord (l’angle d’inclinaison), ce qui ferait retomber l’extrémité de l’aiguille pointant vers le nord. Pour éviter cela, les boussoles destinées à être utilisées dans l’hémisphère nord ont l’extrémité sud de l’aiguille lestée pour l’équilibrer. Si une boussole de l’hémisphère nord est utilisée dans l’hémisphère sud, l’extrémité de l’aiguille pointant vers le sud s’inclinera beaucoup plus, car c’est l’extrémité lestée et les lignes de champ s’inclinent vers le sud. L’aiguille risque de glisser sur la base de la boussole. Les boussoles simples destinées à être utilisées dans l’hémisphère sud ont l’extrémité de l’aiguille pointant vers le nord lestée pour éviter cela. En fait, les fabricants de boussoles les personnalisent pour cinq zones géographiques distinctes.

Les boussoles magnétiques utilisées par les explorateurs de l’Ouest américain étaient lestées pour être utilisées en Amérique du Nord. Aujourd’hui, on peut acheter des boussoles à « aiguilles globales » qui fonctionnent aussi bien dans les deux hémisphères. Elles ont un double système, faisant pivoter les aimants et l’aiguille séparément, mais couplés. L’inclinaison de l’aimant interne ne fait pas basculer l’aiguille. La boussole de notre explorateur étant très ancienne, elle ne possédait pas ce mécanisme plus récent.

Ce schéma montre le fonctionnement interne d'une boussole mondiale moderne. L'aimant est à 64, l'aiguille à 42. Roulements à pierres précieuses à 46, 50 et 52. D'après le brevet américain 7,194,814 B2. Utilisé avec permission.

Les boussoles permettant de déterminer une direction précise par rapport à des cartes sont généralement tenues horizontalement, et certaines sont dotées de dispositifs permettant de voir les points de repère à l’horizon. Si notre explorateur avait été plus avisé en matière de physique, il aurait pu essayer de tenir sa boussole inclinée jusqu’à ce que l’aiguille bouge librement. En la remontant lentement à l’horizontale, en prenant soin de ne pas la faire tourner autour d’un axe vertical, il aurait pu lire correctement les indications de la boussole. Que cela fonctionne dépendrait de la façon dont l’aiguille magnétique était suspendue.

Cette question se pose fréquemment sur le web, souvent avec des réponses trompeuses et erronées. Les gens demandent : « Une boussole magnétique que j’utilise aux États-Unis fonctionnera-t-elle aussi en Australie ? ». Une réponse que j’ai vue est la suivante : « Il vous en faut une dont l’aiguille est magnétisée dans l’autre sens, pour qu’elle pointe vers le sud au lieu du nord. » Il s’agissait peut-être d’une plaisanterie. Il est vrai que près des pôles magnétiques, les boussoles magnétiques simples sont moins sensibles, car la composante horizontale du champ terrestre y est plus faible. Dans le nord du Canada et le sud de l’Australie, les boussoles magnétiques sont peu performantes. Mais l’extrémité pointant vers le nord pointe vers le nord aux latitudes moyennes dans les deux hémisphères. //

Les commentaires des lecteurs sont appréciés. Si vous avez une énigme de physique préférée qui n’est pas bien connue, pas facile à trouver sur le Web ou dans les nombreux livres de problèmes de physique publiés, envoyez-la à dsimanek lhup.edu. Incluez également votre réponse, si vous en avez une. Si elle est utilisée, nous vous créditerons. J’aime particulièrement les énigmes qui peuvent être résolues avec des arguments perspicaces et simples, de préférence avec un minimum de mathématiques.

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