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La pierre de magnétite

La pierre de magnétite
En anglais on trouvera deux manières de l'écrire : lodstone (ou comme dans la traduction du "De Magnete": "loadstone")
Que se passerait-il si cette pierre n'existait pas? Les chinois n'auraient pas inventés la boussole magnétique. Le magnétisme aurait été découvert beaucoup plus tard. Les grands navigateurs n'auraient pћ voyager et l'histoire du monde aurait sans doute été différente!

Chimiquement et minéralogiquement, la pierre de magnétite ou d'aimant est constituée de magnétite, un minerai constitué pour la plupart de fer et également d'oxyde de fer, un minéral brun ressemblant à ce que l'on trouve sur les disquettes d'ordinateur. La magnétite se trouve assez fréquemment dans la nature, tandis que la pierre de magnétite est assez rare. Pourquoi certains morceaux sont-ils donc plus précieux que d'autres.

Orage sur le laboratoire de Langmuir
Le Dr. Peter Wasilewski, du NASA's Goddard Space Flight Center, croit avoir trouvé la réponse.

Tout d'abord, il démontra que toutes les magnétites ne deviennent pas des pierres de magnétite: selon la structure cristalline et la composition, elles le deviendront ou pas. Malgré cela, le repos pendant quelques millions d'années dans le champ magnétique terrestre ne produira pas de magnétisation.
Pour cela, il faut appliquer un champ magnétique fort. L'application peut être brève mais la force du champ magnétique doit être d'une certaine puissance.


Selon le Dr. Wasilewski cette pierre de magnétite peut obtenir ses qualités si spéciales lorsqu'elle est touchée par l' orage. L'orage est une décharge d'électricité du nuage, le courant électrique est alors bref mais il produit un fort champ magnétique transitoire.

Cette idée fut testée dans un site unique le: New Mexico Institute of Technology, au laboratoire Langmuir. Ce laboratoire, un centre spécialisé dans l'étude des orages, fut construit au sommet de la South Baldy Mountain près de Soccorro, dans le Nouveau Mexique, car cette montagne est frappée par de fréquents orages. En plaçant les échantillons là où l'orage les toucherait, le Dr. Wasilewski constata la transformation de la magnétite en pierre de magnétite .

William Gilbert avait deviné quelque chose de cette transformation . Dans son "De Magnete", il cite le passage suivant d'un livre publié en Italie :

    "Un pharmacien de Mantoue me montra un morceau de fer totalement transformé en aimant, qui attirait une autre pièce de fer d'une manière comparable à ce que ferait une pierre d'aimant. Ce morceau de fer qui avait soutenu longtemps un ornement en brique au sommet de la tour de St. Augustin à Rimini, avait finalement été courbé par la force des vents et resta ainsi pendant 10 ans. Lorsque les moines décidèrent enfin que le morceau devait être remis dans sa forme originale et eurent chargé Maitre Giulio Caesare d'exécuter la réparation, celui-ci constata que cette pièce se comportait comme un aimant et attirait le fer"
On devine que la tour de l'église fut touchée par l'orage qui magnétisa le fer. Gilbert en attribua les pouvoirs d'aimant au fait d'une longue exposition au magnétisme terrestre.

La magnétisation par le travail à chaud

Gilbert remarqua aussi que le fer peut acquérir des propriétés magnétiques lorsqu'il est chauffé par un forgeron:
    "Comme un bébé qui sort du ventre de sa mère doit acquérir la respiration et certaines activités animales, le fer, lorsqu'il est refroidi acquiert une certaine magnétisation (appelée par Gilbert en anglais verticity) en rapport avec sa position."
L'observation est pertinente: au-dessus d'une certaine température ("le point de Curie"), le fer perd tout magnétisme, lorsqu'il se refroidit, il "capture", au passage, le magnétisme existant dans son environnement, dћ aux pôles de la Terre. Sa magnétisation n'est jamais aussi forte que celle produite par l'orage. Cependant, comme Gilbert l'observa, dans une longue barre de fer, ce magnétisme était canalisé jusqu'aux extrêmités où il pouvait être détecté.

Le magnétisme "capturé" par le matériel chaud qui refroidit en présence du magnétisme terrestre a joué un grand rôle dans la découverte de la tectonique des plaques, dont on parlera plus tard dans ce site. Ce processus de refroidissement pourrait aussi être responsable de la magnétisation inégale sur la surface de Mars et de la lune.

Prochain arrêt: Gauss et le champ magnétique global

D'autres lectures

la page principale du labo de Langmuir donne de nombreux détails sur les recherches faites sur les orages y compris un bref aperçu à propos des pierres de magnétite.

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Auteur : David P. Stern, earthmag("at" symbol)phy6.org

La traduction française a été réalisée à l'initiative de Joseph Lemaire (joseph.lemaire("at"symbol)oma.be), de l'Institut d'Aéronomie Spatiale Belge (IASB), et grâce aux collaborations de Pascale Cambier (pascale.cambier("at"symbol)oma.be) du BUSOC (pour la traduction et la dactylographie) et de Hervé Lamy (herve.lamy("at"symbol)oma.be) de l'IASB (pour la relecture et les corrections).

Dernière modification : 20 décembre 2002