LA ROTATION DE LA TERRE
L'extraordinaire voyage de la Terre, est un documentaire scientifique (0h42) qui explique dans ce deuxième épisode La rotation de la Terre sur elle-même, à l'origine des cycles du jour et de la nuit, des déserts et des forêts pluvieuses et qui a même influencé le cours de l'histoire de l'humanité. À notre échelle, nous ne sentons pas la rotation de la Terre parce que nous sommes trop petits et que la force gravitationnelle avec la force centrifuge nous collent au sol. Episode 2/3.
La Terre accomplit un tour sur elle-même, d'ouest en est, par rapport au système de référence céleste, jour stellaire ou jour sidéral, en à peu près 23 heures et 56 minutes. Cette rotation est à l'origine des cycles du jour et de la nuit, et permet la vie terrestre. Le temps de faire une révolution autour du Soleil, la Terre fait un petit peu plus de 366,24 tours en jours sidéraux, sur elle-même, soit une année sidérale.
Cependant, il n'en a pas toujours été ainsi. Il y a 400 millions d'années, notre planète effectuait un tour en vingt et une heures. La grande responsable de ce ralentissement est la Lune, qui avance moins vite que la Terre. Notre planète ralentit de deux millisecondes par siècle. Donc, tous les 200 millions d'années environ, il lui faut une heure de plus pour boucler un tour complet. Quant à l'arrêt complet de la Terre, il est prévu dans environ 4,3 milliards d'années, et la vie n'y sera peut-être plus possible.
Comme la Terre n'est pas rigoureusement un solide massif indéformable et n'étant pas parfaitement sphérique, le concept de vitesse de rotation angulaire doit être soigneusement défini par des géodésiens et des astronomes, puis mesuré. Ce service est effectué par l'IERS, International Earth Rotation Service, qui met en ligne toutes les données connues.
La vitesse de rotation oscille de manière irrégulière. Dans la période de rotation, on observe principalement une variation saisonnière d'environ un millième de seconde, et des changements décennaux entre 10 et 70 ans, de l'ordre de cinq millisecondes.
De plus, les actions du Soleil et de la Lune sur le soulèvement de la marée produisent un couple retardateur qui induit une augmentation séculaire de la durée du jour d'environ deux millisecondes par siècle et un éloignement de la Lune de 3,84 centimètres par an. Elle produit les ouragans, fait bouger les océans et régit les marées. Elle est à l'origine des déserts et des forêts pluvieuses. La rotation de la Terre a même influencé le cours de l'histoire de l'humanité.
Par rapport aux étoiles, l'axe de rotation balaye en 25.800 ans un cône axé sur les pôles du plan de l'écliptique, l'axe perpendiculaire à l'orbite terrestre. À ce mouvement de précession se superposent de petites oscillations périodiques, les nutations, dont la principale, en 18,6 ans, a une amplitude de 20". La précession-nutation est provoquée par l'action gravitationnelle conjointe de la Lune et du Soleil sur le bourrelet équatorial de la Terre, et de ce fait, fait l'objet de modèles relativement précis, donnant la position spatiale de l'axe de rotation à la milliseconde de degré près.
Le pôle de rotation est l'intersection de l'axe de rotation avec la surface de l'hémisphère nord. À l'heure actuelle, la direction du pôle dans l'espace comme dans la Terre est mesurée avec une précision de l'ordre de 0,1 milliseconde d'arc.
La longueur du vecteur rotation donne la longueur du jour stellaire, c'est-à-dire l'intervalle de temps qui sépare deux passages consécutifs de la même étoile au méridien. Il est proche du jour sidéral. Cependant, on utilise la longueur du jour solaire LOD, qui est l'intervalle de temps séparant deux passages consécutifs du Soleil moyen au méridien. L'International Earth Rotation Service détermine quotidiennement l'écart du LOD avec le jour atomique. Cet écart présente une variation saisonnière de l'ordre de la milliseconde, à laquelle se superposent des oscillations à plus long terme entre 10 et 70 ans, atteignant 5 millisecondes et difficilement prévisibles.
Selon la théorie commune, ces oscillations sont provoquées par le couplage entre le noyau fluide et le manteau. Sur des échelles de temps encore plus grandes, la décélération de la rotation terrestre devient prédominante et entraine une augmentation de la longueur du jour de deux à quatre millisecondes sur deux siècles. La longueur du jour est mesurée grâce à la technique GPS et les tirs lasers sur satellites artificiels avec une précision de l'ordre de 0,020 ms. On peut ainsi calculer l'écart de la longueur du jour par rapport au jour atomique.
La vitesse de rotation de la Terre est d'environ 1.670 km/h à l'équateur. Pourquoi ne ressentons-nous rien ? On ne sent pas la Terre tourner parce que son mouvement de rotation sur elle-même en 24 heures est lent à notre échelle. Le principe d'inertie dit que si aucune force ou accélération n'est exercée sur un corps en mouvement, alors ce dernier se déplace en ligne droite. Sur la surface de la Terre, notre déplacement n'est pas linéaire mais circulaire autour d'un axe de rotation. Il y a donc bien une force qui s'exerce sur nous et que nous ressentons, c'est la force de la pesanteur. Celle-ci, qui retient tout corps à la surface de la Terre, est en fait une somme de deux forces distinctes, la force gravitationnelle, et la force centrifuge.
La première conduit deux corps à s'attirer mutuellement. Au contraire, la force centrifuge a tendance à nous éjecter de la surface de la Terre, comme nous sommes attirés vers l'extérieur des virages en voiture. Cette force centrifuge est minime comparativement à la force gravitationnelle. L'accélération liée à la pesanteur varie entre les pôles et l'équateur, où la force centrifuge est maximale. Cette différence est trop faible pour être ressentie directement par un être humain. En conséquence, on n’a pas l’impression que la Terre tourne.
- Les trois documentaires de la série :
- Voir aussi :
ASTRONOMIE : La révolution de la Terre
PLANÈTE TERRE : L’Odyssée des Origines
L'EMPIRE DU SYSTÈME SOLAIRE - La série des 5 documentaires
Vidéos sur la Terre - Le Système solaire