La Terre aimantée

 

J'ai remis les mains dans la terre. 😊

 

Y a pas à dire, à la mi-hiver (ou Chandeleur ou Imbolc, pour les intimes), tout change. Les parties de foot au jardin après l'école ont repris du service. Pour le moment, nous sommes encore en manteau et en bottes de ski, mais l'après-midi, le sol n'est plus glissant de givre. La terre est meuble ! Nous pouvons à nouveau y enfoncer la bêche. Et à certaines heures, le soleil vient tiédir le sol retourné, et les poules s'activent pour gratter des larves et des lombrics - qui sont bien éveillés.

Au petit matin, en ouvrant les volets, nous surprenons les vols d'oies sauvages en V dans le ciel. Direction le Nord. Ça fait comme une flèche dans le ciel : une boussole.

 

J'ai remis les mains dans la terre ! Et j'aime à penser, en nettoyant le jardin, à la terre. Et même : à la Terre. Visualiser que je suis posée quelque part sur le point d'un énorme globe, d'un aimant immense dont le champ magnétique sert de guide aux oiseaux.

 

La Terre est un aimant, et en février, ça se sent. En me concentrant suffisamment, je pourrait peut-être sentir dans ma chair l'action de ce champ magnétique colossal, qui s'étend dans l'espace sur plus de 60 000 km ? 😏

 

Voilà plusieurs semaines que nous intéressons, à la maison, à la structure de notre planète. Si vous me suivez sur Instagram, vous vous souvenez peut-être de cette Terre "en coupe" que nous avions réalisée en pâte fimo, plutôt qu'en pâte à modeler, afin d'avoir un objet durable ?

(Les cartes viennent du blog "Montessori et cie")

Plus récemment, Louiselle avait réalisé un petit projet-plaisir, articulant sciences et arts plastiques.

Mais en ce début de février, dont l'humidité et la fraicheur chassent les grands froids et annoncent le deuxième versant de l'hiver, nous avions envie d'aller un peu plus loin. Nous avons envie de dire : "Que la force soit avec toi !". Et la force de la Terre, et bien ... C'est d'abord un incroyable champ magnétique.

La Damoiselle s'interroge : "Pourquoi on ne le sent pas ? Pourquoi on ne le voit pas ? Pourquoi il ne fait pas "bzz-bzz" ?"

Non, pas de bzzz-bzzz - le champ magnétique terrestre n'est pas comme les lasers de Star Wars. Il ne crépite pas, mais les oies sauvages le sentent, elles. Et nous, nous pouvons le voir. Du moins, le rendre visible, grâce à quelques dispositifs simples. 😏

Dispositif 1 : Un aimant suspendu

Matériel : aimant en U, ficelle ou ruban.

 

Suspendons un aimant à un fil, de sorte qu'il puisse tourner librement. La ficelle doit être assez longue pour ne pas entraver son mouvement naturel. L'idéal est de le fixer quelque part, car en le tenant à bout de bras, d'une part on se fatigue, d'autre part, on peut interférer sur les résultats observés.

 

Voici donc un aimant suspendu au milieu de notre cuisine. Forcément, un ami a déboulé et a marqué une certaine surprise :

 

"C'est quoi, ça ?

- C'est un aimant, dirent les enfants.

- Ça sert à quoi ?

- Ben, à indiquer le Nord.

- Ah, OK." (C'est un ami adorable, qui s'est satisfait de cette réponse 😄).

 

Car, figurez-vous, c'est incroyable : en suspendant simplement un aimant de la façon décrite, une de ses extrémité s'orientera toujours vers le pôle Nord, et l'autre vers le pôle Sud. Notre planète est un aimant si grand que tous les autres aimants terrestres subissent son influence. Tous. Même les petits aimants qui ornent votre réfrigérateur, par exemple.

Dispositif 2 : Une boussole chinoise

Matériel : polystyrène ou liège, cutter, grosse aiguille à coudre, aimant, bol, eau.

Puisque nous n'avons pas de boussole intégrée, comme les oies sauvages, nous, les hommes, avons, dès le IXe siècle, inventé un petit outil. Les premières machines (chinoises) sont aussi jolies qu'ingénieuses : un petit poisson de bois flotte à la surface d'un bol rempli d'eau. Il est porteur d'une aiguille de magnétite, aimant naturel fortement magnétique.

Le petit poisson oscille quelques instants, puis se stabilise. Sur la photo ci-dessus, sa bouche indique le Sud, sa queue, le Nord. Il est parfaitement aligné avec l'axe magnétique de notre planète.

Bon, vous me voyez venir, hein ? Il me fallait un bol-boussole. Là tout de suite. 😊

J'ai voulu tout faire comme les chinois du IXe siècle : tailler un petit poisson ... euh ... en polystyrène ... Oui, il fallait un matériau qui puisse 1. flotter, 2. être suffisamment léger pour être emporté par le mouvement de l'aiguille.

 

Et pis, finalement, un petit poisson, c'est trop long. La flemme. Un simple disque fera l'affaire.

Ensuite, l'aiguille. Zut, pas de magnétite sous la main. Alors : prenons une aiguille à coudre. Qui, à défaut d'être magnétique, peut être magnétisée facilement (on dit qu'elle est ferromagnétique). Il suffit de laisser sa pointe au contact d'un aimant de cuisine pendant quelques minutes, puis de la frotter contre l'aimant, toujours dans le même sens, une trentaine de fois.

Si vous le souhaitez, vous pouvez frotter l'autre extrémité de l'aiguille (le chas) avec le l'autre pôle de l'aimant (le pôle Sud, si vous avez frotté la pointe de l'aiguille avec le pôle Nord). Cela fonctionnera encore mieux !

Si le métal de votre aiguille est bien conducteur, des petits courants électriques vont se former à l'intérieur (les électrons sont agités au contact de l'aimant). Votre aiguille va rester magnétisée plusieurs minutes, vous avez largement le temps de lire le résultat sans stress. 😊

 

Cela fait, on plante l'aiguille dans notre petit bloc de polystyrène, qu'on pose délicatement à la surface d'un bol rempli d'eau. Ou d'une assiette creuse, mettons. Voire d'un plat. Notre boussole doit pouvoir bouger librement sans rencontrer trop vite une paroi, sans quoi, elle se bloque.

 

C'est vraiment magique de voir notre petit bateau pivoter sur lui-même pour se stabiliser dans la bonne direction ... Il est d'ailleurs amusant de lui faire tourner la tête en orientant un aimant sur le bol, oui, vraiment : c'est magique ! 

 

 

Et ça marche ! Ça marche même très bien !! 😊 Vérifions-le avec une (vraie) boussole : la pointe magnétisée de l'aiguille pointe parfaitement ... le Nord ... ou le Sud. C'est selon. 😏

Car j'ai un scoop : en manipulant, nous nous sommes aperçus qu'une pointe d'aiguille magnétisée avec le pôle Nord de l'aimant indiquait le Sud magnétique ; magnétisée avec le pôle Sud, elle indique le Nord ... C'est logique quand on se souvient que selon la loi des pôles magnétiques, les pôles de même type se repoussent et que les pôles de type différent s'attirent.

C'est pô beau ça ?

Cela nous a valu de belles exclamations d'enthousiasme, vous pouvez me croire !

J'aime la façon dont ces expériences toute simples nous transportent dans les hautes sphères de l'émerveillement scientifique ... 😏

À savoir : Veillez à travailler hors de tout champ magnétique parasite. Si vous réalisez l'expérience dans votre cuisine, méfiez-vous des aimants cachés dans les moteurs (lave-vaisselle et autre robots) qui brouilleraient complètement votre boussole !

 

"Ah super, conclut Antonin. Donc, si je suis perdu en pleine forêt et que j'ai oublié ma boussole, je devrais m'en sortir - à condition d'avoir sur moi du polystyrène, un cutter, un aimant, une aiguille, et une vasque remplie d'eau."

 

Voilà, voilà. Cet article sauvera peut-être des vies, du coup ? 😁  À condition toutefois qu'il n'y ait pas de vent ce jour-là, sinon notre petit dispositif va danser ... 😅

Dispositif 3 : Des champs magnétiques

 

Matériel : limaille de fer, aimant en U, couvercle de boite à chaussure, un gros pinceau. Facultatif : une demi-sphère pour représenter la Terre. 

Autour de chaque aimant, il y a un espace où s'exercent des forces magnétiques - c'est ce qu'on appelle le "champ magnétique". Tous les aimants, qu'ils soient gros ou petits, ont un champ magnétique. Seulement, ainsi que Louiselle le déplorait, on ne pouvons pas percevoir un champ magnétique par nos sens. Il ne fait pas de bruit, il n'a pas d'odeur, il est invisible ...

Invisible ?

 

La limaille de fer est parfaite pour donner à voir l'invisible ...

 

Mais ne brûlons pas les étapes. Si vous décidez d'investir dans un flacon de limaille de fer, il va falloir commencer par jouer et manipuler librement (je décris une de nos séances d'exploration magnétique ICI). Vous n'y couperez pas, ni vous, ni votre enfant - et même les ados les plus récalcitrants à la moindre activité viendront se coller à votre limaille comme à du miel. Prévoyez du temps ! 😄

 

Poudre de fer + aimants variés = des heures de OH et OUAH !

C'est comme ça. 😊

 

À savoir : Veillez à ne jamais mettre en contact direct la limaille et l'aimant, vous ne parviendrez plus à l'en décoller ! Exercez la force de l'aimant à la travers la paroi d'une boite transparente contenant la limaille, par exemple.

Ici, Louiselle a versé quelques pincées de limaille de fer sur une feuille de Canson, et la déplace grâce à l'aimant qu'elle a plaqué dessous. 👆

Quand votre enfant aura tout son saoul d'explorations libres, alors, nous pourrons revenir à notre histoire de champ magnétique. Avec la limaille de fer, il est possible de voir le champ magnétique exercé par un aimant. Cela nécessite de prendre le coup de main, mais cela fait, c'est assez facile. 

 

Versez quelques pincées de limaille dans un couvercle de boite à chaussure blanc. Il faut mieux être plusieurs pour réussir à créer un joli champ magnétique : 

 

- L'un de vous tient le couvercle et le tapote légèrement pour répartir la limaille et la laisser s'orienter. 

 

- Une autre personne approche délicatement l'aimant en U sous le couvercle. Ne collez pas l'aimant au carton ; il s'agit de trouver la bonne distance - ni trop près ni trop loin. Les particules de fer, temporairement magnétisées par l'aimant, se comportent comme autant de minuscules boussoles et s'orientent dans la direction du champ magnétique.

 

- Un troisième acolyte peut se charger de prendre en photo le champ magnétique observé ... 😉

Et on recommence ! On utilise un gros pinceau pour ramener la limaille au centre du couvercle, on tapote, on approche l'aimant ...

 

 On ne s'en lasse pas ! 

 

La force de notre planète est si semblable à celle d'un aimant qu'on a longtemps cru que la centre de la terre était occupé par un morceau de fer solide ... Pour rendre l'image concrète aux yeux des enfants, posez une demi-sphère au centre du champ magnétique pour représenter la Terre.

En vérité, on ne sait pas très bien pourquoi la terre est aimantée. Les mystères en science sont encore plus intéressants que les explications bien ficelées, je trouve ... C'est dans les secrets de ce type que se niche la poésie du monde ...

Car enfin, c'est un mystère : la plupart des aimants perdent leurs propriétés quand on les chauffe - et le centre de la Terre est assez chaud pour fondre les métaux ! Comment peut-il être aimanté dans ce cas ? Les chercheurs pensent que les mouvements du noyau, riche en matériaux magnétiques, produisent de l'électricité, un peu comme le ferait la dynamo d'un vélo. Et ce sont ces courant magnétiques qui feraient de la terre un gigantesque aimant ...

Nous voilà retombé sur nos pieds : de la structure de la terre aux jeux magnétiques, et des jeux magnétiques à la structure de la terre ...

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Je termine cet article par quelques prolongements pédagogiques :

 

1. Pour jouer avec la limaille de fer, voici un dispositif qui propose de la verser dans une bouteille d'eau. Le champ magnétique est alors observable en 3D, et d'autant mieux que les mouvements des copeaux métalliques sont ralentis par le liquide. Nous testerons cela cette semaine !

2. Pour fabriquer des spectres magnétiques réutilisables, c'est ICI ! L'idée est simple : on verse un peu d'huile dans une pochette plastique (l'huile est encore plus efficace que l'eau pour ralentir les mouvements de la limaille), quelques pincées de limaille, et on scelle la pochette. On approche un aimant, on admire le champ magnétique produit sur table lumineuse, on l'efface d'une pression de la main et on recommence. Tellement précieux dans un cadre scolaire ! Je cogite depuis que j'ai lu cette astuce sur la manière dont je pourrais thermosceller une pochette plastique avec mes moyens du bord ... Vous auriez des astuces ? 😏

3. Pour boucler la séance, n'hésitez pas à montrer à votre enfant ce fascinant schéma :

Il s'agit d'une illustration de la magnétosphère (champ magnétique terrestre). Que c'est beau !! On reconnait bien, autour de notre planète, la structure du champ magnétique de l'aimant, mais voyez : il n'a pas tout à fait le même aspect ... C'est qu'il est déformé par le vertigineux "vent solaire", un flux de particules chargées, émises par le Soleil, qui frappe notre planète du côté exposé à l'astre et le comprime  ... De l'autre côté, on observe la queue de la magnétosphère, soufflée par le vent solaire ...

 

Au niveau des pôles, on remarque des failles, des ouvertures par lesquelles les particules chargées pénètrent dans l'atmosphère terrestre. Voilà ce qui crée les fameuses aurores polaires, ces immenses voiles de lumière que l'on observe presque toutes les nuits sous les hautes latitudes ...

Et la poésie, cousine de la science, revient au galop ... 😊

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Bon, je retourne à la terre/à la Terre. 

 

Bonnes énergies à tous ! 😘