Ma boussole d’explorateur

Illustration S. Yao EPFL SPS 2020

Ne perds plus le Nord ! Trouve ton chemin durant tes explorations en pleine nature, oĂč que tu sois, grĂące Ă  une boussole qui fonctionne avec trĂšs peu de matĂ©riel ! Viens dĂ©couvrir comment la construire et comprendre comment elle fonctionne.

Matériel

Pour construire ta boussole d’explorateur, il te faudra :

  • Un bouchon en liĂšge
  • Un couteau (demande Ă  tes parents)
  • Un aimant (p.ex. un de ceux collĂ©s sur la porte du frigo !)
  • Une aiguille
  • Un rĂ©cipient de diamĂštre assez large (saladier, assiette creuse), rempli d’eau

Réalisation
  • Coupe avec le couteau une tranche de bouchon d’environ 1cm de large (demande de l’aide Ă  tes parents si tu ne te sens pas sĂ»r !)

  • Sur l’une des faces rondes de cette tranche de bouchon, fais une petite entaille avec le couteau pour y coincer l’aiguille
  • Frotte le bout de l’aiguille contre l’aimant pendant un petit moment, puis place l’aiguille bien au milieu dans l’entaille du bouchon
  • Place le tout sur la surface de l’eau. Attention, il ne faut pas que l’aiguille touche l’eau !

Maintenant, observe ce qu’il se passe !

Alors, que remarques-tu ? Sais-tu pourquoi l’aiguille se comporte comme cela ?

Vérifie ton raisonnement avec les explications ci-dessous :

Pour comprendre ce phĂ©nomĂšne il faut tout d’abord comprendre ce qu’est le magnĂ©tisme. Sais-tu comment fonctionne un aimant ? As-tu dĂ©jĂ  remarquĂ© qu’en mettant deux aimants cĂŽte Ă  cĂŽte, soit ils se repoussent soit ils s’attirent ? Cela vient du phĂ©nomĂšne physique appelĂ© la force magnĂ©tique.

Un aimant est constituĂ© de deux pĂŽles : un pĂŽle sud et un pĂŽle nord. Entre ces pĂŽles se crĂ©e un champ magnĂ©tique qu’on a l’habitude de reprĂ©senter par des lignes invisibles qui vont du pĂŽle nord vers le pĂŽle sud.

   

Lorsqu’on approche le pĂŽle sud d’un aimant vers le pĂŽle sud d’un autre aimant, la force magnĂ©tique va repousser les deux aimants. De mĂȘme si on approche les cĂŽtĂ©s nord des deux aimants. En effet, les lignes de champs ne voudront pas se mĂ©langer et la force magnĂ©tique sera donc rĂ©pulsive.

Si, au contraire, on rapproche le cĂŽtĂ© nord d’un aimant vers le cĂŽtĂ© sud d’un autre aimant, alors leurs lignes de champ magnĂ©tique vont se joindre, car le pĂŽle nord de l’un voudra aller vers le pĂŽle sud de l’autre. La force magnĂ©tique sera alors attractive et les deux aimants vont s’attirer jusqu’à finir par se coller l’un Ă  l’autre.

   

Tu peux en faire l’expĂ©rience avec ton aiguille et ton aimant. Une fois que l’aiguille est magnĂ©tisĂ©e (aprĂšs l’avoir frottĂ©e sur l’aimant), elle se comporte comme un aimant Ă  son tour et tu te rendras compte que tu peux dĂ©placer l’aiguille en approchant l’aimant d’elle, sans la toucher, grĂące Ă  la force magnĂ©tique.

Notre Terre fonctionne comme un immense aimant oĂč chacun de ses pĂŽles gĂ©ographiques (ceux qu’on utilise sur une carte par exemple) correspond, plus ou moins, Ă  un pĂŽle magnĂ©tique de cet aimant : le pĂŽle sud gĂ©ographique correspond au pĂŽle nord magnĂ©tique de l’aimant et le pĂŽle nord gĂ©ographique correspond au pĂŽle sud magnĂ©tique de l’aimant. Les pĂŽles magnĂ©tiques de la Terre peuvent s’inverser, et cela s’est dĂ©jĂ  passĂ© plusieurs fois dans l’histoire de la Terre, mais cela arrive rarement, la derniĂšre fois c’était il y a 780 000 ans !

   

Comme un aimant, notre Terre possĂšde donc un champ magnĂ©tique. Il s’agit d’une sorte de bouclier invisible qui entoure la Terre en formant des arceaux (lignes de champ magnĂ©tique) qui partent d’un pĂŽle pour arriver Ă  l’autre. Ce bouclier nous protĂšge de beaucoup de phĂ©nomĂšnes, notamment des particules trĂšs Ă©nergĂ©tiques dont le Soleil nous bombarde quotidiennement.

Maintenant que nous savons cela, intĂ©ressons-nous Ă  l’aiguille. L’aiguille est faite d’un mĂ©tal qui a comme propriĂ©tĂ© d’ĂȘtre magnĂ©tisable : lorsque tu frottes l’aiguille contre l’aimant, tu la magnĂ©tises. Cela veut dire que l’aiguille est faiblement aimantĂ©e (mais pas assez pour tenir sur ton frigo !) et possĂšde Ă  son tour un pĂŽle nord et un pĂŽle sud. Elle va donc vouloir s’aligner avec les pĂŽles magnĂ©tiques terrestres, selon les forces magnĂ©tiques que l’on vient de voir : son pĂŽle sud sera attirĂ© par le pĂŽle magnĂ©tique terrestre nord, et vice-versa. Elle suivra donc les lignes du champ magnĂ©tique terrestre et te donnera ainsi la direction du nord et du sud ! Tu ne pourras par contre pas dĂ©terminer quelle partie de l’aiguille montre le nord ou le sud, mais cela te donne dĂ©jĂ  la direction Nord-Sud, ce qui est une prĂ©cieuse information !

Notre aiguille peut faire ce mouvement grĂące au dispositif mis en place : d’une part le bouchon, qui lui permet de flotter et qui est lĂ©ger, donc facile Ă  bouger, et d’autre part l’eau qui lui permet de pivoter librement sur elle-mĂȘme. Elle a donc tout le loisir de pointer vers le nord et le sud !

En rĂ©alitĂ©, une vraie boussole fonctionne exactement de cette façon, avec une sorte d’aiguille aimantĂ©e, qui pivote sur un axe qui la laisse libre de tourner facilement. L’aiguille de la boussole est par contre aimantĂ©e de façon Ă  ce qu’elle soit toujours attirĂ©e par le pĂŽle magnĂ©tique sud de la Terre (= pĂŽle gĂ©ographique nord). On sait alors qu’elle va ainsi toujours montrer le pĂŽle nord gĂ©ographique. Elle est donc plus sĂ»re, mais elle coĂ»te plus cher !

Penses-y la prochaine fois que tu te promĂšneras en forĂȘt ! EmmĂšne une aiguille, ton bouchon (tu pourrais te servir d’une feuille d’arbre aussi comme support) et un petit aimant dans ta poche ! Tu pourras retrouver ton chemin dans une flaque d’eau !