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Physique élémentaire Magnétisme Terrestre Une Graine Supraconductrice Hello !
Un OS Supraconducteur Très Chaud ?

Quelques rappels sur les Supraconducteurs

le physicien hollandais Heike Kamerlingh Onnes de l'Université de Leide a observé en 1911 pour la première fois le phénomène de supraconductivité dans le mercure à la température de 4 K. En 1913 il obtint le prix Nobel pour ce travail.
Par la suite on découvrit que de nombreux matériaux pouvaient présenter ce phénomène, mais toujours à des températures proches du zéro absolu.
Il fallut attendre 1966 pour que des matériaux à haute température de supraconductivité (30 K) soient découverts par Alex Müller et Georg Bednorz. (Curieusement dans une céramique normalement isolante).
Le record de 138 K est aujourd'hui détenu par un composé de thallium, incluant du mercure et un cuprate (Baryum,  Calcium, Cuivre et l'Oxygène).
Si ce composé est soumis à une pression d'au moins 300.000 atmosphères, la température de supraconductivité de ce matériau monte alors aux environs 168 K. (Ron Goldfarb de l'Institut National de technologie du Colorado).

Quelques Propriétés des Supraconducteurs.
  1. La supraconductivité apparaît généralement à de températures proches du zéro absolu

  2. Résistivité d'un supraconducteur = 0.

  3. Les Supraconducteurs perdent leur propriété de supraconductivité si un champ magnétique trop intense leur est appliqué.

  4. Certains matériaux supraconducteurs voient leur température de supraconductivité augmenter si on leur applique de très fortes pressions.

Hypothèse de la Supraconductivité de la graine terrestre
Source de l'image inconnue

Dans le centre de la terre, la graine présente les caractéristiques suivantes:

  1. Elle a une température de 5000° C.

  2. Elle serait composée de Ferro-Nickel.

  3. Malgré la température, sous l'effet de la pression la graine est solide.

 

 

avec :

  • R en Ohm. (Ώ)

  • ρ en Ohm.mètre.

  • l en mètres.

  • S en mètres².

 

  Noyau Graine
T (°C) 3665 5000°C
R (Ώ) 0,15282 0
P (Watt) 6,11.1017 0

Remarque :
Si la pression exercée par le manteau supérieur, sur le noyau, était suffisante le noyau serait solide. Il se confondrait physiquement avec la graine. Le changement de phase n'existerait pas. Il y aurait alors continuité de variations de température et de résistivité.

Problème :
Si les métallurgistes savent porter le fer jusqu'à 3000° C, personne ne sait, à cette température, en mesurer la résistivité, et ceci pour une raison très simple, aucune cuve ni aucune électrode autre que le carbone (graphite) n'y résistent. Or le fer est très rapidement pollué par ce dernier et devient alors une fonte ou un acier. Toutes les mesures de résistivité sont donc faussées.

Solution adoptée :
Le seul métal sur lequel on sait faire des mesures de résistivité ρ (en ohm.mètre), à très haute température, est le Tungstène. Pour nous tirer d'affaire et sachant que la résistivité d'un métal s'accroît linéairement en fonction de la température, nous ferons une extrapolation linéaire pour les valeurs inconnues, aussi bien pour le Tungstène que pour le Ferro-Nickel. Les valeurs trouvées ne devraient pas entraîner d'erreurs trop graves.

ρ à

25°C 3665°C (# Noyau) 5000°C (Graine)

Tungstène

56,5.10-9

1170.10-9

1578.10-9

Ferro-Nickel

738.10-9

15282.10-9

20664.10-9 (=0)
Mercure

958.10-9

   
  1. Nous avons fait figurer la résistivité du mercure, pour montrer qu'un métal en phase liquide peut avoir une résistivité équivalente à celle d'un métal en phase solide. Par analogie, cela nous permet de valider la résistivité du Ferro-Nickel à 4000°C dans le Noyau.

  2. Si l'on fait l'hypothèse que la configuration atomique de la graine serait celle d'un cristal dont la structure, malgré la température, lui conférerait des propriétés de Supraconducteur, alors la résistivité et donc la résistance interne R de la graine serait R=0.

  3. De ce fait, la résistance du noyau serait court-circuitée par celle de la graine. Ainsi le noyau ne jouerait aucun rôle significatif dans le magnétisme terrestre.

  4. Le fait que le magnétisme terrestre soit à 90% dipolaire plaide en faveur de cette hypothèse. Les 10% de "moustaches" ne seraient dus qu'aux mouvements de convection turbulents dans le noyau et ne seraient que des phénomènes de second ordre. Ces turbulences ne feraient que dévier une fraction faible du champ magnétique issu de la graine.

Dans la table ci-contre, nous avons fait le calcul des Résistances et des Énergies dissipées avec un courant de 2 milliards d'ampères pour le noyau et pour la graine. Nous voyons que si le générateur du champ magnétique de la terre est dans le noyau, la consommation électrique est alors colossale, ce qui est incompatible avec la. pérennité de la rotation terrestre.

  1. Il est clair que, dans des conditions de résistivité nulle, le gain G dans la boucle de rétroaction est  G≥1.

  2. Le problème de la permanence au cours du temps est ainsi résolu.

  3. Il reste à résoudre le problème des inversions du champ magnétique.

Eruption solaire vue par SOHO

Nous savons qu'un supraconducteur perd ses propriétés supraconductrices si un champ magnétique trop important le traverse.

Trois possibilités :

  1. Une perturbation convective importante dans le noyau qui ajouterait son propre champ au champ magnétique de la graine.

  2. Une éruption solaire exceptionnelle induisant vers la terre un champ magnétique très important.

Nous aurions ainsi une période plus ou moins longue de géomagnétisme nul.
Dès la disparition de cette perturbation, la supraconductivité de la graine réapparaîtrait. Le champ magnétique de la Terre serait réamorcé et orienté dans un sens ou l'autre en fonction du champ magnétique solaire. (Ce dernier change de sens tous les 11 ans).

  1. La graine, plongée dans le noyau dont, rappelons le, la viscosité est celle de l'eau, dispose de degrés de liberté importants. Elle peut donc, pour des raisons de pure mécanique (convection dans le noyau et forces de Coriolis), pivoter et se redresser. Ceci induit alors le déplacement des pôles, donc la variation de la déclinaison magnétique observée et, dans les cas extrêmes, le renversement des pôles.
    Notons que le plan de rotation du courant électrique est imposé par la structure cristalline de la graine. Donc le plan de rotation électrique ne peut que suivre les mouvements de la graine.
    Il serait possible de vérifier cette hypothèse en observant l'évolution des positions physique des anisotropies de la graine, constatées par sismographie, en corrélation avec l'évolution de la déclinaison magnétique.
    Cette observation semble très difficile à réaliser.
    Notons que si cette corrélation était confirmée, alors l'hypothèse du magnétisme de la graine et de sa supraconductivité seraient fortement validés

 
Anisotropie de la graine 
Anisotropie de la graine
 
Anisotropie de la graine
Anisotropie de la graine
 
Remarques et Conclusions
  • On ne peut pas extrapoler ce phénomène à l'ensemble des planètes du système solaire. Certaines ne semblent pas avoir de champ magnétique, d'autres en ont un, mais très faible. Certaines, surtout les planètes géantes remplissent les conditions internes de masse et de température pour avoir une graine supraconductrice.
    On admet aujourd'hui que Jupiter a un noyau solide. A l'intérieur de celui-ci on est en droit de supposer qu'il y aurait une graine supraconductrice :
    http://www.berkeley.edu/news/media/releases/2008/11/25_core.shtml

  • Le magnétisme et la physique du soleil sont trop complexes pour qu'on puisse lui extrapoler directement et sans précautions ces hypothèses. Toutefois on peut noter que dans le soleil existe aussi un noyau gazeux et peut-être aussi une graine supraconductrice.
    A ce sujet voir les pages suivantes :

  1. coincidences_etranges_01.html

  2. coincidences_etranges_02.html

  • Des études de laboratoire sont nécessaires pour vérifier si certains matériaux deviennent supraconducteurs, à haute température et à très hautes pressions. Il ne semble pas que les cellules à enclumes de diamant permettent actuellement d'obtenir la pression et la température qui règnent dans la graine terrestre. Toutefois il y a là aussi un biais, c'est que le diamant n'est que du carbone, et donc il serait difficile de ne pas polluer l'échantillon de ferro-nickel Il faut donc espérer un ou des progrès technologiques décisifs dans ce domaine.

 
Dernières
Nouvelles
 
Remerciements à Monsieur Georges Hoynant Remerciements  §
A Monsieur Georges Hoynant (SAF) qui, par ses compétences dans le domaine de la sidérurgie et des matériaux réfractaires, nous a beaucoup aidé lors de l'élaboration de ces pages concernant la graine terrestre.
Monsieur Georges Hoynant est décédé en Janvier 2012.
Il était membre de la Société Astronomique de France (Commission Cosmologie).

A Madame Hoynant, qui nous a donné cette photographie et nous a autorisé à la publier ici.
 
Bibliographie
et
Documents
  1. La Supraconductivité. (Futura Sciences)
  2. Les supraconducteurs et leurs applications
  3. La cellule à enclumes de diamant
  4. Composition chimique globale de la Terre
  5. Earth Core Formation and Composition: New Constraints from High-Pressure Experiments (05/03/2010)
  6. Etude sismologique du noyau terrestre
  7. Dynamique de la cristallisation de la graine : expériences et modèles

 Créé le: 10/03/2007
 
Dernière mise à jour: 13/04/16 

Océans chauds :

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