Le géographe Brunhes affirme, le premier, l'existence de ce phénomène surprenant. Son hypothèse est vérifiée par l'étude des cristaux de magnétite contenus dans les laves et qui conservent la trace du champ magnétique existant au moment où elles se sont refroidies.

Chronologie

La datation des laves par la recherche des résidus de radio-activité a permis d'établir un premier calendrier des inversions magnétiques, en remontant dans le passé jusqu'à un peu plus de quatre millions d'années.

On appelle arbitrairement normales les périodes au cours desquelles le nord magnétique se trouvait où il est actuellement, c'est-à-dire près du nord géographique, et inversées celles où le nord magnétique se trouvait au pôle Sud (si la boussole avait existé, les deux pointes de l'aiguille aimantée se seraient alors orientées en sens contraire du sens actuel).

L'étude des magnétites montra que la période normale actuelle a commencé il y a 700 000 ans. Entre – 700 000 et – 2,4 millions d'années, les pôles étaient inversés. De – 2,4 à – 3,3 millions d'années, nouvelle période normale, et de –3,3 à – 4,05, nouvelle inversion.

Datations

Sur cette échelle chronologique à périodes longues, les théoriciens commençaient à échafauder des explications théoriques, quand des prélèvements de laves en Amérique et en Afrique révélèrent des inversions en pleine période normale et vice versa. Puis les progrès réalisés dans les techniques du paléomagnétisme permirent d'étendre les recherches aux terrains sédimentaires, où les champs magnétiques fossiles sont très faibles, mais présentent le grand avantage d'offrir, contrairement aux laves, des dépôts en chronologie continue.

Enfin, le développement récent des sondages océanographiques a fourni des échantillons du magma qui monte des profondeurs par la faille centrale de l'Atlantique et s'étend de part et d'autre sur le fond océanique. À mesure qu'on s'éloigne vers l'est ou vers l'ouest de la grande dorsale, on trouve des roches plus anciennes, et l'on constate des inversions du magnétisme fossile, semblables à celles des laves, et qui recoupent assez exactement les datations effectuées par les méthodes précédentes.

Inversion

L'étude des sédiments marins et du magma des fonds atlantiques a permis de remonter dans le passé magnétique du globe jusqu'à – 75 millions d'années, c'est-à-dire jusqu'au crétacé. On n'y relève pas moins de 171 inversions des pôles magnétiques !

Ce catalogue est encore provisoire, car des explorations plus poussées révéleront d'autres inversions. En outre la datation exacte, pour les événements les plus anciens, est assez incertaine. Mais plus que la recherche de nouvelles précisions – qui seront sans doute apportées par les progrès de l'océanographie –, ce sont des problèmes généraux qui occupent maintenant les spécialistes.

Causes

De quelle façon se sont effectuées les inversions du champ magnétique terrestre ? Y a-t-il eu évanouissement du champ, puis réapparition des lignes de force avec une polarisation inversée, ou bien les pôles ont-ils basculé de façon continue en se déplaçant le long d'un méridien ?

S'il y a eu des périodes de magnétisme nul, ou très affaibli, les effets ont dû être considérables sur l'environnement terrestre et sur la Terre elle-même, où le rayonnement cosmique, cessant d'être en grande partie piégé par le champ terrestre, a été beaucoup plus important au niveau du sol. Les paléontologistes s'efforcent de déterminer si la disparition de certaines espèces animales n'a pas coïncidé avec de tels sursauts de radio-activité.

Quant aux causes des renversements du champ magnétique, elles ne suscitent pas moins d'hypothèses. On est allé jusqu'à invoquer des collisions entre la Terre et de grosses averses météoritiques, des noyaux de comètes.

Les mécanismes qui engendrent le champ magnétique terrestre sont aussi mal connus que l'intérieur de la Terre lui-même. On les rattache généralement à des effets magnétohydrodynamiques résultant des déplacements de matière dans le noyau. Mais il ne s'agit que d'une hypothèse de principe. Comme pour d'autres phénomènes terrestres, c'est peut-être l'exploration, dans les années à venir, du système solaire qui expliquera les inversions des pôles magnétiques terrestres en fournissant les éléments d'une théorie générale des champs magnétiques planétaires.

Astronomie

La masse du photon et l'expansion de l'Univers

L'hypothèse de l'expansion de l'Univers est fondée sur le décalage vers le rouge du spectre des galaxies. Seuls de rares astrophysiciens hésitaient encore à l'admettre. Or, des observations d'abord isolées et contestées, puis de plus en plus nombreuses et concordantes, faisaient connaître des objets célestes dont le décalage spectral ne pouvait être attribué à l'effet Doppler (c'est-à-dire à un allongement de l'onde proportionnel à la vitesse d'éloignement de la source lumineuse). Cette situation paradoxale vient d'aboutir à la mise en avant d'une théorie qui, si elle était vérifiée, apporterait des changements considérables en physique fondamentale et en astrophysique.

Scepticisme

Quels sont les faits ? Le premier, l'astronome H. Arp, de l'observatoire de Mont-Palomar, découvre qu'un quasar et une galaxie, apparemment reliés par un – pont de matière, donc solidaires et voisins, présentent des décalages spectraux très différents (Journal de l'année 1971-72). Expliqués par l'effet Doppler, ces décalages traduiraient des vitesses de fuite très inégales, ce qui entraîne, dans le cadre de l'expansion de l'Univers, que les distances de ces deux objets par rapport à nous, dans l'espace cosmique, ne seraient pas du tout les mêmes. Conséquence incompatible avec le fait qu'ils apparaissent voisins. Arp en déduit que le décalage vers le rouge doit être attribué (au moins pour une part) à un phénomène physique inconnu, différent de l'effet Doppler.