Pourquoi le nord de la boussole ne coïncide-t-il pas avec le nord de la carte ?
― En montagne, on dévie d'environ 100 m par km parcouru
Avant de partir, randonneurs et géomètres tracent au crayon plusieurs lignes obliques sur leur carte : les « lignes de nord magnétique ». Le nord indiqué par la boussole et le nord porté sur la carte ne sont pas le même nord. Au Japon, l'écart serait d'environ 5 à 10 degrés. Un angle minime, mais qui s'accroît à mesure qu'on avance.
Carte et boussole en main, vous marchez dans les bois. Le refuge que vous cherchez se trouve, sur la carte, « presque plein nord ».
Vous alignez donc l'aiguille de la boussole et partez tout droit vers le nord. Sur la carte, le trajet fait environ 1 km.
Mais arrivé sur place, pas de refuge. Vous voilà sur un versant légèrement à l'ouest. La boussole n'est pas cassée, et la carte est correcte.
Il n'y a que deux raisons
Le nord de la carte est celui indiqué par l'axe de rotation de la Terre. Le nord de la boussole est celui indiqué par l'axe du grand aimant que forme la Terre. Ces deux axes sont décalés dès le départ.
Le champ magnétique est produit à l'intérieur de la Terre, et sa répartition présente des irrégularités selon les endroits. C'est pourquoi la direction et l'ampleur de l'écart varient selon le lieu où l'on se trouve.
La combinaison de ces deux raisons crée l'écart entre le « nord de la carte » et le « nord de l'aiguille ». Cet écart porte un nom : la déclinaison magnétique. Au Japon, l'aiguille penche partout vers l'ouest : environ 9 à 10 degrés à Hokkaido, 7 degrés et demi dans la région du Kanto, et environ 5 degrés à Okinawa.
Première raison : l'aimant terrestre est incliné
On pense que le champ magnétique autour de la Terre est produit par le noyau, en son centre. L'axe de l'aimant que crée cette activité est incliné d'une dizaine de degrés par rapport à l'axe de rotation de la Terre. Autrement dit, la direction indiquée par l'aiguille n'est pas exactement le pôle nord géographique.
De plus, le nord de l'aiguille ne reste pas immobile. Il se déplace depuis longtemps : au XXe siècle, il se trouvait au nord du Canada, et on le situe aujourd'hui plus près de la Sibérie. Alors que le nord de la carte est fixe, le nord de l'aiguille est un repère mobile. Regardez la partie gauche de la figure 1 : la ligne pointillée verticale et la ligne pleine inclinée ne sont pas alignées.
Deuxième raison : l'écart varie selon le lieu
Si la Terre était un aimant droit parfait, l'écart pourrait se calculer directement. Mais la répartition réelle du champ magnétique est irrégulière selon les endroits : son intensité et sa direction changent sous les continents et sous les océans.
C'est pourquoi l'écart doit être mesuré région par région. L'Autorité de l'information géospatiale du Japon mesure le champ géomagnétique sur tout le territoire et publie des cartes indiquant de combien de degrés l'aiguille penche vers l'ouest. Les indications d'orientation figurant en marge des cartes topographiques proviennent de ces relevés.
L'écart évolue aussi d'année en année. Au Japon, l'angle vers l'ouest augmente légèrement, à raison de quelques minutes d'arc par an (une minute vaut 1/60e de degré). C'est pourquoi utiliser telle quelle l'indication d'une vieille carte entraîne un léger décalage.
Les pistes d'aérodrome portent des numéros comme « 34 » ou « 16 ». Ce sont les caps, mesurés par rapport au nord magnétique, divisés par 10. Comme le nord magnétique se déplace, ces numéros finissent par ne plus correspondre à l'orientation réelle, et on a dû les repeindre à de nombreux endroits dans le monde. Utiliser un repère mobile, cela oblige même à réécrire les chiffres peints au sol.
En résumé
La boussole indique fidèlement le champ magnétique terrestre. Mais comme l'axe de ce champ ne coïncide pas avec l'axe de rotation de la Terre, il ne correspond pas au nord de la carte. Au Japon, l'écart est d'environ 5 à 10 degrés vers l'ouest, et cet angle produit une déviation latérale qui s'accroît avec la distance parcourue. C'est pourquoi, sur le terrain, on trace d'abord les lignes de nord magnétique sur la carte avant d'orienter la boussole.
L'aiguille n'indique pas le « nord »,
elle indique seulement la direction de l'aimant terrestre.
Le mécanisme qui fait pointer l'aiguille vers le nord est expliqué dans Pourquoi l'aiguille d'une boussole pointe-t-elle vers le nord ?, et l'usage des étoiles comme repère fixe dans L'étoile polaire est-elle l'étoile la plus brillante ?.
- Prenez une carte topographique papier et cherchez l'indication en marge. Elle précise de combien de degrés l'aiguille dévie vers l'ouest, par exemple « déclinaison ouest 7° 10' ».
- À l'aide d'un rapporteur, tracez sur toute la carte plusieurs lignes inclinées de cet angle vers la gauche par rapport aux lignes verticales de la carte. Ce sont les lignes de nord magnétique.
- En extérieur, posez la boussole sur la carte et faites pivoter l'ensemble jusqu'à ce que l'aiguille soit parallèle aux lignes de nord magnétique. L'orientation de la carte correspond alors au terrain.
Près d'un poteau métallique, d'une voiture ou sous des lignes électriques, l'aiguille peut être attirée. Éloignez-vous de quelques mètres et faites deux lectures à des emplacements différents pour vous en rendre compte.
Pour aller plus loin ― termes, formules et liens avec les manuels scolairesDu collège jusqu'aux matières universitaires spécialisées, le niveau de chaque point est indiqué
- Collègeniveau des sciences au collège
- Lycéeniveau « physique de base / mathématiques 1re » au lycée
- Lycée+contenu avancé du lycée, ou encadré de manuel
- Universiténon enseigné au lycée, matière universitaire spécialisée (géomagnétisme)
- Recherchepas encore enseigné comme un fait établi même à l'université ; sujet encore étudié par les chercheurs
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Déclinaison magnétique : angle entre le nord de la carte (nord géographique) et le nord indiqué par la boussole (nord magnétique). Au Japon, comme il penche vers l'ouest, on parle de « déclinaison ouest ».
- Ligne de nord magnétique : ligne tracée sur la carte, inclinée de la valeur de la déclinaison. C'est un outil pour faire correspondre l'aiguille et la carte, utilisé en randonnée et en topographie.
- Inclinaison magnétique : angle dont l'aiguille s'écarte de l'horizontale, vers le bas ou vers le haut. Au Japon, l'extrémité tournée vers le nord s'incline vers le bas, d'environ 50 degrés.
CollègeLycéeVérification par le calcul : à combien de mètres correspond un écart de 7,5 degrés ?
Un écart angulaire se transforme en longueur en le multipliant par la distance parcourue. Calculons directement le sujet de cet article : la déviation latérale.
| En notation symbolique | d = L × tan θ |
| En mots | déviation latérale = distance parcourue × tangente de la déclinaison |
| D'où vient cette formule | De la définition des rapports trigonométriques dans un triangle rectangle. Si l'on prend la distance parcourue comme côté adjacent et la déclinaison comme angle au point de départ, la déviation latérale est le côté opposé. |
| Distance parcourue L | 1000 m (1 km sur la carte) |
| Déclinaison θ (région du Kanto) | environ 7,5° vers l'ouest |
| Tangente de 7,5° | environ 0,132 |
| Distance entre deux vallées (repère en montagne) | 300 m |
| Déviation latérale après 1 km (m) | 1000 × 0,132 = 132 |
| Déviation latérale après 5 km (m) | 132 × 5 = 660 |
| Nombre de largeurs de vallée | 660 ÷ 300 = 2,2 |
Après 1 km, l'écart est d'environ 132 m ; après 5 km, d'environ 660 m. Si l'on prend 300 m comme largeur type d'une vallée, cela représente 2,2 fois cette largeur : de quoi franchir deux crêtes et se retrouver dans une autre vallée. Même un petit angle, multiplié par la distance, finit par traverser tout un relief.
LycéeLycée+Qu'est-ce qui détermine la direction indiquée par l'aiguille ?
LycéeL'aiguille tend à s'orienter selon la composante horizontale du champ magnétique terrestre (la composante horizontale). Le champ magnétique terrestre pointe en biais vers le bas ; seule sa composante horizontale, une fois extraite, donne le « nord de l'aiguille » sur la carte.
Lycée+Le champ géomagnétique en un point donné se décrit par trois grandeurs : la déclinaison, l'inclinaison et l'intensité totale. On les appelle les trois éléments du géomagnétisme. Dans l'approximation dipolaire, qui assimile la Terre à un simple aimant droit, la relation entre l'inclinaison et la latitude magnétique s'écrit tan(inclinaison) = 2 × tan(latitude magnétique). L'écart entre les valeurs réelles et cette approximation traduit l'ampleur des irrégularités propres à chaque lieu.
UniversitéComment calcule-t-on la déclinaison à l'échelle mondiale ?
Le champ magnétique terrestre global se décrit par un développement en harmoniques sphériques. Le modèle standard dont les coefficients (coefficients de Gauss) sont déterminés à partir des relevés d'observatoires du monde entier et de satellites est le Champ géomagnétique international de référence (IGRF). La déclinaison indiquée par les cartes ou les instruments est calculée en entrant un lieu et une date dans ce modèle. La théorie décrivant les mouvements qui engendrent le champ magnétique lui-même est appelée théorie de la dynamo terrestre.
📖 Pour la démonstration des formules et pour aller plus loin : Géomagnétisme (trois éléments et approximation dipolaire) ／ Théorie de la dynamo
RechercheCe qui n'est pas encore bien compris
- Pourquoi le nord magnétique se déplace vite. Depuis la seconde moitié du XXe siècle, la migration du pôle nord magnétique s'est accélérée, mais quels changements de flux se produisent à l'intérieur du noyau reste un sujet de débat.
- La zone de faible champ dans l'Atlantique Sud. Entre l'Atlantique Sud et le Brésil s'étend une région où le champ magnétique est faible, et cette zone s'agrandirait. On ne sait pas si c'est ou non le signe avant-coureur d'un renversement du champ géomagnétique.
- Quand et comment aurait lieu un renversement. Les roches conservent la trace de nombreuses inversions passées entre nord et sud, mais aucune méthode fiable ne permet encore de prédire l'époque ou le déroulement du prochain renversement.
Autrement dit, le contenu de cet article reflète « ce que l'on comprend à ce jour ». Les valeurs de déclinaison sont mises à jour à chaque nouveau relevé : vérifiez toujours les cartes les plus récentes avant de vous en servir.
Liens avec les manuels scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Passage correspondant de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences 1re section, « courant et champ magnétique » | La Terre comme grand aimant, l'aiguille indiquant la direction du champ |
| Lycée | Mathématiques 1re, « rapports trigonométriques » / physique de base, « champ magnétique » | Le calcul de la déviation latérale par la tangente, la notion de composante horizontale |
| Lycée+ | Sciences de la Terre, « champ magnétique terrestre » | Les trois éléments du géomagnétisme, l'écart par rapport à l'approximation dipolaire |
| Université | Géomagnétisme et géodésie | Développement en harmoniques sphériques, Champ géomagnétique international de référence (IGRF) |
| Recherche | Physique interne de la Terre | Migration des pôles magnétiques, prédiction des inversions géomagnétiques |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Tracer les lignes de nord magnétique sur une carte en randonnée, lire l'indication d'orientation sur une carte topographique |
- Autorité de l'information géospatiale du Japon (国土地理院), « Levé géomagnétique et cartes magnétiques » (répartition de la déclinaison à travers le Japon et son évolution annuelle)
- Agence météorologique du Japon (気象庁), relevés de l'observatoire géomagnétique de Kakioka (évolution sur le long terme de la déclinaison, de l'inclinaison et de l'intensité totale)
- Association internationale de géomagnétisme et d'aéronomie (IAGA), tables de coefficients du Champ géomagnétique international de référence (IGRF)
- Wikipédia japonais, article « Géomagnétisme » (synthèse sur les trois éléments, l'approximation dipolaire et la migration des pôles)
※ Cet article est une vulgarisation scientifique à destination du grand public. Les valeurs indiquées sont des repères et des estimations destinés à faciliter la compréhension du phénomène. Avant de partir en montagne, suivez la carte topographique la plus récente, les indications locales et les informations des autorités et organismes compétents.